Метод компактного представлення відеоданих в телекомунікаційних системах на основі двовимірного плаваючого поліадичного кодування трансформант Уолша

Abstract

UA: В дисертаційній роботі показано, що в процесі рішення широкого кола прикладних завдань виникає необхідність в обробці та передачі відеоінформації. Ефективність рішення таких задач залежить від своєчасності та достовірності інформації, яка доводиться. Проте, на практиці час доведення інформації у декілька разів перевищує необхідні значення. Основною причиною часових затримок є з одного боку великі об'єми відеоданих, а з іншого боку обмежені тактико-технічні характеристики інформаційно-телекомунікаційних систем. Один з напрямків рішення даної суперечності полягає у використанні методів компактного представлення зображень з контрольованою втратою якості. В дисертаційній роботі розроблено методи стиснення і відновлення зображень для зниження часу доведення достовірної інформації в умовах обмежень на швидкодію обчислювальних систем та швидкість передачі даних в телекомунікаційних системах. RU: В диссертации приведено решение научной задачи, состоящей в разработке методов сжатия изображений с контролируемой потерей качества на основе двумерного плавающего полиадического кодирования для обеспечения снижения суммарного времени на обработку и передачу видеоданных с заданной мерой достоверности в телекоммуникационных системах. Требования к обеспечению безопасности функционирования сложных систем приводят к необходимости своевременного обеспечения диспетчерских центров, различных уровней управления, достоверной и наглядной информацией. Поскольку наибольшей информативностью и наглядностью обладают видеоданные, то расширяется доля видеоинформационного взаимодействия. Однако видеоданные имеют большие объемы, поэтому не обеспечивается своевременное доведение видеоинформации до оператора. В работе проведена классификация и анализ существующих форматов и методов сжатия, использующихся при обработке видеоданных. На основе проведенного анализа были выявлены недостатки существующих методов сжатия и определены пути дальнейшего повышения их эффективности. В диссертационной работе разработаны: 1. Модель оценки информативности трансформант ДПУ с учетом неравномерности распределения динамических диапазонов компонент Уолша. Обосновано, что трансформанта ДПУ имеет комбинаторную избыточность, вызванную с одной стороны когерентностью областей изображений, с другой стороны - наличием анизотропных свойств изображения. 2. Построено рекуррентное двумерное плавающее полиадическое кодирование трансформант. Это позволяет увеличить коэффициент сжатия и избежать потерь информации из-за недостатка разрядов в машинном слове. 3. Технология компрессии изображений, которая базируется на: 1) методе компактного представления видеоданных с контролируемой погрешностью восстановления изображений; 2) методики формирования параметров процесса сжатия изображений, которые обеспечивают увеличение степени сжатия изображений при сохранении заданного уровня достоверности при их восстановлении. 4. Метод восстановления изображений с контролируемой погрешностью на основе рекуррентного двумерного плавающего полиадического декодирования, который обеспечивает восстановление компонент ДПУ без внесения погрешности, и обратного дискретного двумерного преобразования Уолша. 5. Методика оценки помехоустойчивости кодограмм, построенных на базе технологии компрессии и декомпрессии изображений на основе двумерного плавающего полиадического представления трансформант ДПУ, к ошибкам в канале связи. Доказываются свойства локализации количества ошибок и их величины. 6. Методика оценки количества операций на обработку изображений. Это позволило дополнительно повысить коэффициент сжатия изображений и сократить время доведения информации в телекоммуникационных системах. Созданные методы сжатия и восстановления изображений с контролируемой потерей качества на основе рекурентного двумерного плавающего полиадического кодирования, доведенные до программно–аппаратных реализаций, позволяют обеспечить значение коэффициента сжатия для пикового отношения сигнал/шум на уровне 35 дБ в пределах от 8 до 32 раз в зависимости от класса изображений; повысить степень компрессии в зависимости от класса изображений относительно: методов формата JPEG 2000 в среднем от 30 до 70 %; методов формата JPEG в среднем от 40 до 60 %; метода КМС в среднем от 2 до 3 раз; сократить суммарное время доведения данных в среднем: относительно методов формата класса JPEG – на 70 %; относительно метода КМС – в 2 раза. При обработке реалистических изображений время передачи видеоданных, сжатых на основе разработанного метода по телекоммуникационным системам, меньше чем время передачи, обеспечиваемое существующими методами, в среднем в 1,5 раза. EN: It is rotined in dissertation work, that in the process of decision of wide circle of the applied tasks there is a necessity for treatment and transmission of video information. Efficiency of decision of such tasks depends on a timeliness authenticity of information which will be. However, in practice time of leading to of information exceeds necessary values in once or twice. Principal reason of sentinel delays are from one side large volumes of videodanikh, and taktiko-tekhnichni descriptions of the informaciyno-telekomunikaciynikh systems are limited de autre part. One of directions of decision of this contradiction consists in the use of methods of compact presentation of images with the controlled loss of quality. In dissertation work the methods of clench and proceeding in images are developed for the decline of time of leading to of reliable information in the conditions of limits on the fast-acting of the computer systems and rate of data in the telecommunication systems.