Алгоритмы и архитектура видеоинформационной системы на основе пространственно-рекурсивного метода кодирования изображений

• Автор: Костикова, Елена Валентиновна
• Шифр специальности: 05.25.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИИ СЖАТИЯ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ

В ПРИКЛАДНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Классификация видеоинформационных систем и технологий

1.2. Методы сжатия и восстановления изображений с использованием разверток

1.2.1. Методы кодирования изображений с преобразованием

1.2.2. Методы кодирования с предсказанием

1.3. Пространственные методы сжатия и восстановления изображений..

1.3.1. Пирамидально-рекурсивные методы сжатия изображений

1.3.2. Триангуляционные методы сжатия и восстановления изображений
1.4. Выводы по главе и постановка задач исследования
2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
2.1. Разработка алгоритмов сжатия и восстановления изображений на основе пространственно-рекурсивного метода
2.1.1. Разработка алгоритмов с фиксированным и произвольным расположением опорных точек
2.1.1.1. Алгоритмы разбиения изображений с фиксированным расположением опорных точек в пределах полигона
2.1.1.2. Алгоритмы разбиения изображения с произвольным расположением опорных точек в пределах полигона
2.1.2. Примеры алгоритмов разбиения изображения на треугольники и квадраты с фиксированным расположением опорных точек
2.2. Анализ и систематизация алгоритмов сжатия и восстановления изображений
2.3. Выбор оптимального алгоритма сжатия и разработка структуры видеоданных
2.3.1. Пирамидально-рекурсивное представление изображений
2.3.2. Разработка и выбор оптимальной структуры видеоданных
2.4. Выводы по второй главе

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ
3.1. Постановка задачи математического моделирования
3.2. Общий подход к кодированию информации об ОТ изображений
3.3 Математическая модель оценки параметров ВИС
3.4. Рекуррентные соотношения для вычисления числа пустых и заполненных полигонов
3.5. Результаты моделирования
3.6. Выводы по третьей главе
4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
БАЗ ВИДЕОДАННЫХ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
4.1. Основные задачи моделирования процессов сжатия и восстановления изображений
4.2. Обобщенная модель видеоинформационной подсистемы сжатия и восстановления изображений
4.3. Результаты сжатия изображений для создания баз видеоданных
4.4. Сравнительный анализ результатов и область применения метода.
4.5. Выводы по четвертой главе
5. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
5.1. Разработка параллельных алгоритмов сжатия и восстановления изображений
5.2. Выбор технических средств реализации и построение архитектуры видеоинформационной подсистемы сжатия и восстановления изображений
5.3. Разработка стенда и исследование сопряженного проектирования на базе реконфигурируемой системы на кристалле
5.4. Оценка производительности видеоинформационной подсистемы
сжатия и восстановления изображений
5.5. Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Эволюция методов передачи информации определяется появлением новых оригинальных идей, стремительным возрастанием в обществе потребности в информации и в значительной степени общим научно-техническим прогрессом.
Опыт использования наноэлектронных средств передачи информации, изобретенных в конце XX века показал не только преимущества информационных систем, основанных на твердотельном телевидении, но и определил основные направления их совершенствования [1]. Исследования в области прикладного телевизионного вещания привели к появлению новых способов и методов передачи информации, и в частности видеоинформации. Результатом активной работы ученых в течение одного века стали новые широкополосные проводные и беспроводные системы, обеспечивающие возможность передачи (приема) больших объемов информации на значительные расстояния. Появились наряду с проводными кабельными и радиосредствами новые: радиорелейные, тропосферные, спутниковые и оптико-волоконные средства связи. Совершенствование вычислительной техники привело не только к изобретению компьютерной техники, но появлению нового принципа организации связи - Интернет и мобильной беспроводной телефонной связи. Все это позволило к концу XX века начать проектирование широкополосных мультисервисных сетей, главной задачей которых является обеспечение всеобщей доступности населения к мировым информационным ресурсам. Широкое распространение получает передача разнообразной мультимедийной информации в сетях связи. Здесь и различные системы мониторинга, наблюдения, технического зрения, видеотелефонии, регистрирующие и передающие огромные объемы видеоданных, и различные автономные системы-роботы, принимающие решение на основе анализа видеоинформации, и полиграфия с возросшим объемом иллюстраций в печатной продукции, и медицина, и другие направления. Разработка эффективных методов обработки видеоинформации по-прежнему остается актуальной задачей, так как они обеспечивают: улучшение изображений для их наилучшего визуального
восприятия человеком; сжатие видеоданных для хранения и передачи по

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВИДЕОИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
В инфраструктуре современного информационно-индустриального общества видеоинформационные системы занимают одно из ключевых мест. Это вызвано возрастающей ролью видеоинформации в наукоемком промышленном производстве.
Важной особенностью развития видеоинформационных технологий является интеграция методов и средств цифровой обработки и передачи видеосигналов с новыми телекоммуникационными и компьютерными технологиями, что обусловливает новую ступень их развития.
Во всех развитых странах мира уже более 20 лет проводятся работы по цифровому сжатию различных видов информации для передачи по каналам связи.
Статья [6] дает обзор различных методов кодирования телевизионных сигналов, достигнутые результаты в этой области и намечает дальнейшие направления исследований, связанные как с повышением качества кодирования (понимаемого в смысле вносимых искажений), так и с достижением более высоких коэффициентов сжатия.
Несмотря на наличие в мире значительного количества публикаций по тематике сжатия видеоинформации, практически все эти публикации содержат только общее описание методов сжатия без раскрытия наиболее существенных деталей используемых алгоритмов. Информация же, составляющая суть этих алгоритмов, в силу действия законов об интеллектуальной собственности, остается закрытой. Задача разработки новых эффективных алгоритмов обработки видеоинформации по-прежнему остается актуальной.
В главе рассматриваются вопросы разработки алгоритмов сжатия и восстановления видеоинформации с целью хранения и создания эффективных баз видеоданных в составе ВИС [2,3]. Основной акцент делается на разработке эффективных алгоритмов (минимум скорости передачи при высокой производительности ВИС) сжатия без перехода в спектральную область сигнала