20ОБЪЕКТЛАРНИНГ ТЕЛЕВИЗИОН НАЗОРАТ ЦИЛИШ ТИЗИМЛАРИДАГИ ТАСВИР СИГНАЛЛАРИНИ ЭНТРОПИЯЛИ
КОДЛАШ
М. У. Норинов
Тошкент ахборот технологиялари университети таянч докторант
АННОТАЦИЯ
Ушбу маколада телевизион тасвир ва тасвир сигналлари хакида аник ва тушунарли маьлумотлар келтирилган. Шунингдек, мавзуга оид тадкикотлар асосида обьектларнинг телевизион назорат килиш тизимларидаги тасвир сигналларини энтропияли кодлаш масаласи илмий, техник жихатдан тадкик этилган.
Калит сузлар: тасвир, оптика, сигнал, техника, АКТ, частота, кодлаш, телевизион тасвир, дисперсия.
ENTHROPICAL ENCODING OF IMAGE SIGNALS IN THE TELEVISION
CONTROL SYSTEMS OF OBJECTS
M. U. Norinov
Doctoral Student, Tashkent University of Information Technologies
ABSTRACT
This article gives you a brief overview on television imaging and image signals. Also, on the basis of relevant research, the issue of entropy coding of image signals in television control systems of objects has been scientifically and technically studied.
Keywords: image, optics, signal, technique, ICT, frequency, coding, television image, dispersion.
КИРИШ
Телевизион тасвир спектрини сикиш жараёни видеоахборот маконининг курсатилган йуналишларининг хар кандайида видеоахборот сигналининг параметрларини узгартиришни танлашга ва кабул килинган томонда сигнални тиклашнинг зарур сифатини таъминлайдиган даражага етказилган ахборот хджмини минималлаштириш билан аникланган узгаришларни кодлашга асосланган.
Расм тузилишининг тулик алифбоси алохида элементининг маълумот параметрлари ушбу элементнинг, масалан, рамка ичидаги бушликдаги холати, ёки мувофик сигнал даражаси хисобланади. Кушни элементларнинг тупламлари (булимлари), шунингдек, масалан, маълум бир OFишлар оралотида, бир хил даражада сакланиб, иктисодий жихатдан кодланиши керак. Сунгра, узгарувчан давомийлик коди (кетма-кетликлар узунлиги) билан кодлашда код сузи таркибий булиши мумкин: биринчи кисм сатхни акс эттиради, иккинчи кисм эса шундай белгиланган сатхдаги кейинги соханинг узунлигидир. Ушбу вариантнинг хусусий холи сохалари узгарадиган элементлар орасидаги нисбий чузилган сохалардаги киймат жихатдан, масалан, нолга тенг булган узгармас холатдир. Кейин код сузининг бир кисмида узгармас даражадаги элементларнинг сонини (кетма-кетликнинг узунлиги) кодлаш керак, уларнинг даражалари узгармас булган элементлардан фарк килади. [1]
АДАБИЁТЛАР ТА^ЛИЛИ ВА МЕТОДОЛОГИЯ
Сикиш билан боFлик муаммо, аслида, нол кийматларининг етарлича катта сонига эга булган сигнални олишдир. Телевизион эшиттириш тизимларида бу муаммо видеоахборотларни блокларга утказишда спектрал минтакага (ДКУ) (Дискрет косунусли узгартиргич)утиш туфайли хал килинади. Бундай холда, фазовий частоталар кийматларининг мос келадиган матрицаси ичида фазовий спектрнинг дискрет таркибий кисмларининг таксимланиши мавжуд. Энг паст частотали компонент матрицанинг юкори чап бурчагида жойлашган. Спектр компонентларининг сони блокдаги пикселлар сонига тенг. Компонент даражаларининг кийматлари ва уларнинг маълум бир пиксел блокининг спектридаги сони одатда частотани купайиши билан камаяди. Минимал даража купинча матрицанинг пастки унг бурчагида таркибий кисмга эга. Иккинчиси, OFирлик узгариши ва юкори частотали компонентларнинг спектр коэффициентлари даражасининг квантлаш аниклигининг пасайиши билан хар бир мустакил блокда спектр коэффициентларининг таксимланишини икки улчовли матрицасини диагонал сканерлашнинг максадга мувофиклигини аниклайди. Натижада, блокнинг спектрли матрицасининг юкори частотали кисмида нол кийматларининг мухим сони ва олинган бир улчовли кетма-кетликни "кетма-кетлик узунлиги" усули билан кодлаш имконияти мавжуд булади. Кейин хосил булган кетма-кетлик Хаффман коди билан кодланади. [3]
Чекланган, тулик алифбодан, элементларнинг сони (нолдан к-1гача) энтропияси йотиндига караб белгиланади Ц = Й-1-^ log2 Pi
Academic Research, Uzbekistan 1158 www.ares.uz
бу ерда Pi - хар бир элементнинг содир булиш эхтимоллиги.
Энтропия ушбу элементларнинг алифбосини тавсифлаш учун зарур булган энг кичик бит сонини аниклайди. Элементларнинг бир биридан фаркли эхтимолликларида энтропия сезиларли даражада пасаяди. Алифбо аломатлари кетма-кет узатиладиган холатларда кабул килувчи томонда белги архивидан фойдаланиш, уларнинг кейинги келиш эхтимоллигини бахолаш ва такомиллаштиришга имкон беради. Архивланган ахборот узунлигининг жорий усиши, узатиш жараёнининг давомийлигига караб, алохида хабарларнинг эхтимолий таркалишидаги узгаришларнинг узига хос хусусиятларини аниклашга имкон беради. Бошка томондан, маълум хабарларнинг эхтимоллик таксимоти маълум бир алифбо буйича хар бир хабар учун уртача маълумот микдорини уша ондаёк хисоблаш имконини беради. Амалга ошириш муддати алифбонинг мумкин булган хабарлари сонидан сезиларли даражада (куп марта) ошиб кетадиган ва камида хар бир алохида хабарнинг ун олтитадан такрорланишини уз ичига олган холларда, нисбий частота аслида хабарларнинг пайдо булиш эхтимоли билан мос келади. Шунга кура, амалга оширишнинг уртача хажми тушунчаси энтропия тушунчасига айлантирилади. Хабарда ноаниклик канчалик куп булса, унда шунча куп маълумот мавжуд булади. n мумкин булган хабарлар сонида энтропия куйидагича ифодаланади: [6]
H = - Pi log2 Pi бит/хабар
бу ерда P - мумкин булган тугалланган n сонли i-чи хабар эхтимоллигидир ва Н =H-iPf =1
Ho тенг эхтимолли хабарларнинг манбаси энтропияси ва белгиланган сонли хабарларга эга булган хабарларнинг берилган хакикий манбаи H энтропияси уртасидаги фарк, масалан, купинча R манбанинг ортикчалиги сифатида аникланади:
R = Ho- H
Нисбий ортикча микдорни, ортикча микдорни тенг эхтимолий H0 хабарлар манбасининг энтропиясига булиш оркали топилади:
Ro = 1 - -0 но
Энтропияга нисбатан юкори даражадаги якинлашиш код сузлари ёрдамида хабар алифбосини кодлаш билан таъминланади, бит сонининг узгариши тегишли хабар манбасида пайдо булиш эхтимоли билан мос келади. Берилган хабарнинг пайдо булиш эхтимоли канчалик катта булса, код сузи шунчалик киска булиши керак, бу унинг амалга оширилишидаги куринишини акс эттиради.
Хаффман кодлаши.
Жараён куйидаги операцияларни уз ичига олади:
1. Хабарларни уларнинг эхтимоли камайиш тартибида таксимлаш (тартиблаш).
2. Хабарларни хар бир боскич учун эхтимолликларнинг минимал кийматлари билан бирлаштиришнинг (кодлаш дарахтидаги тегишли тугунларни олишдан) тулик тугагунига кадар маълум бир кетма-кетлиги (охирги тугунни олиш билан).
3. Бирлашувни якунловчи охирги боскич тугунидан амалга ошириладиган кодлаш. Бундай холда, комбинациянинг охирги боскичининг юкори (эхтимоллик нуктаи назаридан) тартибланган компонентига иккилик ракам "1", пасткисига эса "0" ракамлари берилиши мумкин. Худди шу тарзда, олдинги боскичларда олинган тугунларга топшириклар берилиши мумкин. Коднинг префикс турини хисобга олган холда, хабарларни кодлаш жараёни тескари (бирлашма тугунларини яратиш боскичларига нисбатан) тартибида амалга оширилади.
Вариант бир хил эхтимолликка эга булган иккитадан ортик тугунларда пайдо булган холларда, уларнинг бу вактгача кам сонли бирикишларга эга булган шохларини бирлаштириш максадга мувофикдир. Бундай холда, ишлатилган код сузларнинг узунлиги бир-бирига мос келади. [7]
Бирлашмаларда иккитадан ортик тугунли вариант мавжуд булса, баъзида бирлашма ва кодлаш дарахтининг энг катта эхтимоли булган шох билан амалга ошириш тавсия этилади. Берилган алифбо учун бир нечта кодлаш вариантлари тузилиши мумкин. Бирок, энг яхши вариант энг кичик дисперсияли код булади. Кодлаш дисперсияси d уртача микдордаги битларни битта символ ns га нисбати буйича бахоланади.
d = - Il=i Pi (ni - ns)2.
Агар хабарларнинг нисбий частоталари номаълум булса, у холда уларни узатувчи ва кабул килувчи томонларда, масалан, узатилаётган хабарлар характеристикасидаги жорий узгаришларни кузатиш ва кодлаш дарахти тузилишини адаптив равишда кайта куриш буйича белгиланган тартиб билан параллел равишда аниклаш ва такомиллаштириш мумкин. Бундай холда, хабарларни уларнинг эхтимолликларининг камайиш тартибида тартиблаш тартиби ва дарахт тузилишини мос равишда кайта тузиш, тегишли равишда, алифбонинг нисбий частоталарини такомиллаштириш жараёнида жорий режимда амалга оширилади. Дарахт тузилиши чапдан унгга ва агар керак булса даражалар буйича узгаради, яъни пастга юкорига хам булиши мумкин. Узгаришлар кабул килувчи ва узатувчи томонларда параллел равишда амалга оширилади. [8]
МУХОКАМА ВА НАТИЖАЛАР
Хаффман кодлашининг камчилиги кодлашнинг ортикча булиши хисобланади, бу хабарлар учун танланган хар бир код сузида битларнинг бутун сонидан фойдаланиш билан боFлик. Лекин Хаффман буйича кодлаш учун битта белги учун бит сонининг тулик сонидан фойдаланиш имконияти, агар хабарлар эхтимоллиги Ро = 0.5а ракамлари билан акс эттирилган булса, ортикча булишни таъминламайди, бу ерда a> 1 ва бутун сон. Акс холда, белгининг самарасиз кодланиши, pi> 0,5 га мос келадиган хабарларнинг пайдо булиш эхтимоли туфайли сикилиш даражаси сезиларли даражада пасаяди. Идеал холда, ушбу хабар учун узунлиги Ii = - log2pi <1 бит узунликдаги булган код сузи ажратилиши керак. Бирок, Хаффман кодлаш алгоритмига кура >>1 бит ажратилиши керак.
Арифметик кодлаш
Сикиш пайтида арифметик кодлашнинг узига хослиги маълум бир алифбода хабарларнинг пайдо булиш эхтимоли билан кодлаш процедурасини нисбатан каттик жуфтлаштириш ва кодни манбадаги хабарларнинг куринишини акс эттирувчи алохида белгиларга эмас, балки маълум, масалан, хабарларнинг сони (хажми) га эга булган ансамблга (файлга) беришдир.
Арифметик кодлаш икки боскичда амалга оширилиши мумкин. Биринчи боскичда (файлни утказиш) узатилган файлдаги хабарларнинг нисбий частоталари бахоланади, иккинчисида эса хакикий кодлаш амалга оширилади. Агар берилган файл учун нисбий частоталар маълум булса, унда арифметик кодлаш улар ёрдамида амалга оширилади. Кодлашда кирувчи белгилар маълум бир алфифбонинг нисбий частоталарининг бутун тупламига мувофик узгартирилган (хар бир белгининг келиши билан, маълум бир нисбий частотага мос келадиган) ракамлар куринишларини белгилайдиган жойлашиш оралотида бир неча бор акс эттирилади.
Хабарларнинг берилган алифбоси нисбий частоталарининг бутун тупламининг дастлабки жойлашув оралоти [9] биринчи боскичда алифбо хабарлари хар бирининг нисбий частотасининг '^ирлигини" акс эттирувчи интервалларга булинади. Алифбо хабарларидаги белгилар сонини, частоталарини ва нисбий частоталарини (эхтимолларини) курсатадиган тартибланган жадвал мавжуд.
Арифметик кодлашнинг асосий камчиликлари кодлаш ва кайта кодлаш учун купайтириш (булиш) операцияларидан фойдаланиш зарурати туфайли хисоблашнинг катта микдори хисобланади. Бошка томондан, бу холда, одатда, Хаффман кодлаш вариант буйича, хабарларни кодлаш, юзага келиш эхтимоли
pi> 0,5 га нисбатан анча самарали булади.
Мослашувчан арифметик кодлашни амалга ошираётганда, хар бир хабарнинг нисбий частоталарини жорий бахолашни амалга оширадиган хисоблагичларнинг курсаткичларидаги узгаришларни хисобга олган холда, тегишли маълумотлар массивларида хабарни махаллийлаштириш интервалларини кабул килиш ва узатиш томонларида параллел (катъий мувофиклаштирилган) тузатиш амалга оширилади. Масалан, хабарларнинг келиши ва тупланиши билан массивда келтирилган хабарларнинг нисбий частоталарида унинг тартибини бузадиган бундай узгаришлар булиши мумкин. Шунга кура, кодлашнинг кейинги боскичларида (доимий равишда кодлаш ва декодлаш пайтида) массивдаги хабарларнинг нисбий частоталарини махаллийлаштириш учун интервалларнинг бошка вариантига утиш максадга мувофикдир. Маълумотлар каторини тузатиш процедураси иккилик кодлаш дарахти шаклида махсус тузилма ёрдамида сезиларли даражада соддалаштирилади.
ХУЛОСА
Тасвирларнинг дастлабки телевизион сигналининг ички доирасида вакт буйича белгиланган видео маълумотларнинг чизик буйлаб (растер йуналиши буйича горизонтал) ёки чизикдан чизикка (растер йуналиши буйича вертикал) узгаришларнинг узатилиши элемент узунлигига тенг булган фазовий интервал оркали таъминланиши керак. Кадр ичидаги видеоахборотни (ички элементларнинг хар бир сони) узатиш кадр тезлиги билан вакт йуналиши буйича амалга оширилади. Ранг йуналиши буйича рамка ичидаги видеоахборотларни узатиш (уларнинг хар бир элементлар сони) уз вактида параллел равишда ёркинлик ва ранг фарки компонентлари куринишида амалга оширилади, уларнинг биринчиси одатда нисбатан юкори фазовий улчамлари билан узатилади.
Сикиш пайтида, авваламбор, объектларни телевизион бошкариш тизимларида тасвирлар таркибидаги узгаришларга эга булган жойларни ажратиб курсатиш керак, уларнинг узгаришлари вакт утиши билан кабул килувчи томонга узатилади, бу охир-окибат кабул килувчи томонда амалларнинг узгариши даражаси ва табиатини акс эттиришга имкон беради. Бундай майдонларни танлаш хозирги вактда архивлаш манзилини аниклайдиган параметрларни ва вакт утиши билан параметрлар жадвалининг стандарт узгаришларига караб архивланган видео маълумотларнинг тегишли узгаришларини хисобга олган холда архивланган ва жорий видео
маълумотларини таккослаш йули билан амалга оширилади. Видеонинг вакт оралотидаги ички доирадаги баркарор коладиган умумий хажмга нисбатан хажми охир-окибат сикилиш даражасини аниклайди.
Бошкариладиган макон ичида бузилишини амалга оширадиган объектнинг харакатланиш траекториясини белгилайдиган координатали маълумотни кабул килувчи томонга узатиш зарурлигини хисобга олсак, у холда видео маълумотларнинг рухсатсиз узгариши доирасида фазовий махаллийлаштириш учун мос ёзувлар булган бошкариладиган маконни алохида булимларга дискрет ажратиш билан сикиш усуллари баъзи бир афзалликларга эга. Бундай холда, тасвирнинг курсатилган майдонларининг фазовий спектрини сикиш, реал видео маълумотларнинг намуналарини ёки унинг спектрини кабул килувчи томонга кетма-кет узатиш билан алохида амалга оширилиши мумкин.
Шунга кура, стандарт ва жорий вазиятларни таккослашда аникланадиган нисбий узгаришлар объектларни телевизион назорат килиш сохасидаги хукукбузарликлар сифатида аникланади. Штат вазиятдаги айнан ушбу узгаришлар маълумот берувчи хисобланади. Тегишли тасвир сигнали уз вактида кетма-кет ёзилиши керак, унинг спектри сикилиб, сикилган шаклда обектни махаллийлаштириш сохасидаги вазиятни марказлашган бошкариш учун диспетчерлик маркази билан алока каналининг кабул килувчи томонига узатилиши керак.
REFERENCES
1. Варламова Л.П., Норинов М.У. Методы обработки изображений. Монография.-Т.: «Fan va texnologiya», 2020. 220 с.
2. Nosirov Kh, Norinov M, Abdukadirov B., Image Filtering Algorithm Based On The Analysis Of The Main Components. 4-6 November, Tashkent Uzbekistan. ICISCT 2019
3. Норинов М.У., Бойкузиев А.А. "Методы обработки и анализ традиционных форм телевизионных изображений", "world social science" халкаро илмий журнал 2018/№1.
4. Норинов М.У. "Телевизион тасвирларни кайта ишлаш жараёнининг математик модели", материалы IV Международной конференции по Оптическим и фотоэлектрическим явлениям в полупроводниковых микро- и наноструктурах Часть-3, 25-26 мая 2018 года , Фергана.
5. Бекназарова С.С., Норинов М.У. "Телевизион тасвирларни кайта ишлаш жараёнининг оптимал усуллари", "Тош ДУ хабарлари" 2018 й №4-сон.
6. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ./ Под ред. Чо- чиа П.А. - М.: Техносфера, 2008. 1072 с.
7. Балухто А.Н., Булаев В.И. и др. «Нейрокомпьютеры в системах обработки изображений». —М.: «Радиотехника» — Книга 7. - 2003 - 192 с.
8. Вернер M. Кодлаш асослари. - M.: Техносфера, 2006. - 288 б.
9. Саломон Д. Маълумотлар, тасвирлар ва товушларни си^иш. - M.: Техносфера, 2006. - 368 б.
