Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения микроэлектронных устройств сжатия мозаичных изображений матричных фотоприемников

• Автор: Ковлига, Игорь Миронович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР МЕТОДОВ СЖАТИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

БАЙЕРОВСКИХ МОЗАИЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МАТРИЧНЫХ ФОТОПРИЕМНИКОВ БМИМФ .

1.1 Представление растровых изображений

1.2 Избыточность растровых изображений.

1.3 Основные подходы к кодированию изображений

1.4 Формирование Байеровских мозаичных изображений матричных

фотоприемников на основе ПЗС.

1.5 Методы восстановления полноцветных изображений из БМИМФ

1.6 Методы сжатия БМИМФ

1.6 Выводы. Постановка задачи
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И СЖАТИЯ БАЙЕРОВСКИХ
МОЗАИЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МАТРИЧНЫХ ФОТОПРИЕМНИКОВ
2.1 Модификация метода восстановления БМИМФ АИЦП.
2.2 Построение алгоритмов преобразования цветов в БМИМФ
2.3 Разработка алгоритма понижения корреляции подматриц БМИМФ,
содержащих зеленые точки
2.4 Разработка методов сжатия БМИМФ на основе предложенных алгоритмов
цветопреобразований и декорреляции подматриц БМИМФ
ф 2.5 Расчет вычислительной сложности использованных в исследовании
ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
2.6 Расчет вычислительной сложности использованных в исследовании
МЕТОДОВ СЖАТИЯ БМИМФ
2.7 Выводы.
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ.
3.1 Разработка структуры ПСР.
3.2 Описание открытых интерфейсов и структур данных ПСР
3.3 Структура управляющего файла ПСР.
3.4 Выводы.

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ БАЙЕРОВСКИХ МОЗАИЧНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ МАТРИЧНЫХ ФОТОПРИЕМНИКОВ
4.1 Сравнение разработанных методов сжатия БМИМФ с существующими по
КРИТЕРИЮ ЗАВИСИМОСТИ ОЦЕНОК ИСКАЖЕНИЙ ОТ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ.
4.2 Сравнение разработанных методов восстановления БМИМФ с СУЩЕСТВУЮЩИМИ с помощью объективных оценок
4.3 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Разработан модифицированный метод восстановления полноцветного изображения из БМИМФ, использующий новый способ восстановления компонентов, для которых возможны два направления предсказания. Разработаны и реализованы программно и аппаратно методы и алгоритмы, направленные на сжатие БМИМФ, не требующие перехода к полноцветному изображению. Показано, что разработанные алгоритмы сжатия эффективно реализуются в виде НБЬ-описания цифрового автомата . Полученные математические модели и алгоритмы применяются в разработанном на предприятии ООО «Юник Ай Сиз» компактном устройстве видеосъемки. Модифицирован и реализован метод восстановления полноцветных изображений из БМИМФ. БНЦС. БМИМФ до полноцветного изображения. Алгоритм понижения корреляции между двумя подматрицами зеленых точек БМИМФ, основанный на предсказании отсчетов одной подматрицы по отсчетам другой подматрицы, улучшает характеристики методов сжатия БМИМФ. Уменьшение количества операций вплоть до двух раз в алгоритмах преобразования цветов ИСТ и УСЬСг в БМИМФ связано с тем, что вычисление новых компонентов цвета в синих и красных ячейках требует интерполяции только одного компонента цвета из соседней ячейки. Сжатие БМИМФ без потерь с использованием алгоритма обратимого преобразования цветов ИСТ и алгоритма понижения корреляции между двумя подматрицами зеленых точек, увеличивает степень сжатия на 5%, при этом вычислительные затраты возрастают на -%. Изменение способа восстановления компонентов цвета, для которых возможны два направления предсказания, путем вычисления взвешенной суммы предсказателей по возможным направлениям в методе восстановления полноцветных изображений из БМИМФ «интерполяция с цветовой коррекцией» позволяет восстанавливать БМИМФ на 5-% точнее. Международная конференция и выставка «Цифровая обработка сигналов и ее применение»: М. ХЬУ научная конференция МФТИ: М. Телевидение: передача и обработка изображений»: СПБ. Цифровая обработка сигналов и ее применение»: М. Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика- »: М. Телевидение: передача и обработка изображений»: СПБ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в печатных работах [,-]. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Во введении обосновывается тема диссертации, ее актуальность и практическая значимость, формулируется цель работы, приводятся положения, выносимые на защиту, кратко излагается содержание работы. Дан краткий обзор методов восстановления цветов в БМИМФ, подробно рассмотрен метод адаптивной интерполяции цветозых плоскостей (АИЦП)[5,6]. Рассмотрена схема сжатия, применяемая при кодировании полноцветных изображений, а также показаны пути применения этой схемы к сжатию БМИМФ. Отмечены достоинства и недостатки двух способов применения схемы сжатия полноцветных изображений к сжатию БМИМФ. Во второй главе разрабатываются алгоритмы сжатия БМИМФ, а также разрабатывается модификация метода восстановления цветов в БМИМФ на основе метода АИЦП. Рассмотрены причины неудовлетворительных результатов сжатия БМИМФ методами обработки полноцветных изображений. Предложены новые алгоритмы обратимого (ИСТ) и необратимого (УСЬСг) преобразования цветов в БМИМФ. Предложен алгоритм понижения положительной корреляции между подматрицами четных и нечетных зеленых точек БМИМФ. В алгоритме понижения положительной корреляции вводится операция сохранения среднего уровня яркости для четных точек, что повышает качество изображения при сжатии с потерями. На базе разработанных алгоритмов предлагаются новые методы сжатия БМИМФ. В главе приводится расчет вычислительных затрат для используемых в исследовании преобразований алгоритмов и методов сжатия БМИМФ. Проводится модификация метода АИЦП восстановления цветов в БМИМФ. В третьей главе диссертации рассматриваются вопросы разработки программного обеспечения для быстрой реализации алгоритмов обработки и сжатия изображений. Перечислены требования, предъявляемые к разрабатываемой специализированной программной системе, разработана ее структура, описаны открытые интерфейсы и структуры данных.