CC BY
48
Приведенная структурная схема вычисляет ход одного луча. Всего при моделировании используются 806 лучей. Так как лучи распространяются параллельно и не зависят друг от друга, возможно использовать несколько вычислителей для .
Ввиду высокого развития ПЛИС-технологий, рекомендуется использовать данную технологию для создания программно-аппаратного комплекса.
С.П. Малюков, А.С. Мкртумов, О.В. Цветков
ПЕРИОДИЧНОСТЬ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ С ЦИФРОВОЙ
КОМПРЕССИЕЙ
Цифровая компрессия сигналов изображения к настоящему времени нашла повсеместное применение в практике записи, обработки, передачи и отображения видеосюжетов, как в вещательном телевидении, так и при передаче по IP-сетям. При этом на каждом этапе создания и передачи сюжетов используется определенный компромисс между допустимой степенью потери качества изображения и скоростью цифрового потока сжатой информации, определяемой коэффициентом .
основном компрессия с внутрикадровым сжатием, в трактах передачи - MPEG-2 с - . -пы кадров (Group of Pictures - GOP), в которой один кадр подвергается только внутрикадровому сжатию, другие - однонаправленному предсказанию, третьи -двунаправленному предсказанию (т.н. I, P и B кадры соответственно). При этом по объему информации типичный Р-кадр составляет 1/3, a B - 1/8 от I [1]. Высокая B- -
жения настолько, что В-кадры не используются в качестве опорных при декодировании в монтажных вариантах MPEG-2 [2,3]. В то же время накопление ошибок в - I- -
, -лизации [4]. Поэтому оценка степени потери информации в кадрах различного типа представляет интерес для практики применения компрессии, в частности, MPEG-2. , -
ских восстановленные кадры идентичны.
Оценки такого рода проводятся, как правило, на основе вычисления среднеквадратичной ошибки между соответствующими кадрами оригинала и восстановленного после компрессии изображения (рис.1) [5]. В практике телевидения используется также передача информации о кодировании, передаваемая в сопутствующих сигналу служебных битах [6,7]. Так или иначе, эти способы опираются на доступ к исходному - до сжатия - материалу. Поскольку этот доступ далеко не ,
анализа структуры восстановленного видеоряда без него. В данной работе изложены результаты анализа динамических телевизионных изображений с цифровой компрессией, опирающегося только на конечный, восстановленный после ком- .
0.6
0 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
r-^r^OC0t00><NmC0^’TI'--O<'0<£>0><Ntf)00^4f гл) CN гл| ГО со *7 т т т- 1.0 l/j и"
Frame number
Рис. 1. Значения среднеквадратичной ошибки в восстановленной последовательности кадров
Сущность подхода состоит в анализе периодичности статистических параметров восстановленного материала. В качестве первого способа использовалось сравнение энтропии в содержании отдельных кадров восстановленной видеопоследовательности. В качестве количественного критерия был применен коэффициент сжатия стандартных архиваторов WinZip и WinRAR. Испытуемыми изображениями служили 3 видеосюжета из состава тестов Рекомендации МСЭ-Р -1210, , -,
нагрузку для кодера MPEG-2 (MPEGencoder известной фирмы MainConcept).
Кодирование исходных AVI-файлов велось с постоянной скоростью потока 6 / 4 / GOP 12 P-
(IBBPBBP...). Затем сжатый сюжет восстанавливался и разбивался на отдельные кадры с преобразованием в формат Windows Bitmap (bmp), которые далее подвергались действию архиватора. Все файлы «bmp» имели одинаковый размер 1216 кБ, но их размер после процедуры архивации должен зависеть от энтропии оставшейся в кадре информации и выявить циклическую разницу, как минимум, B- .
WinRAR .2
6 / ( ),
6 / ( ), 4 /
( ).
файла «bmp». Общий объем оригинальной информации снижается как с ростом скорости изменения видеосюжета, так и с ростом коэффициента сжатия. Как и , B- , , ,
I- P- , , -
. Zip ,
RAR ( .3).
12б
а) малая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 6Мбит/с
б) большая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 6Мбит/с
в) большая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 4Мбит/с
Рис. 2. Гистограмма объема архивированных кадров восстановленной видеопоследовательности
Рис. 3. Сравнение гистограмм с архивацией RAR и ZIP
Аналогичную картину с приблизительно такой же чувствительностью дает и анализ этих видеосюжетов с помощью программы MSU VQM (Video Quality Measure - [8]), проводящий сравнение восстановленного видеосюжета с исходным.
Второй метод вычислял относительную интенсивность высокочастотных по горизонтали компонент в кадре. Анализировались те же кадры формата «bmp». Искомая величина определялась как среднее по элементам яркости кадра отношение модуля разности яркости данного элемента и сглаженной методом скользящего среднего яркости пяти элементов к этой последней величине:
N -2
U = (N - 4)-1 £ | yi - Si | Si-1, где Si = 0,2 (yi-2 + yi-1 + yi + yi+i + yi+2).
i=3
Гистограммы, полученные вторым методом для тех же случаев, как на рисунке (см. рис.2), показаны на рис.4. По оси ординат указано значение U в процентах. Общие закономерности (здесь это по сути снижение четкости изображения) сохраняются, но дифференциация кадров выражена существенно сильнее, чем на рисунке (см. рис.2). Рис.5 показывает гистограмму рис.4,а (малая скорость изменения сюжета, сжатие 6 Мбит/с) с вычетом постоянной составляющей.
12В
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
а) малая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 6Мбит/с
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55
б) большая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 6Мбит/с
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
в) большая скорость изменения сюжета; скорость цифрового потока - 4Мбит/с
Рис.4. Гистограмма интенсивности высокочастотных компонент в восстановленной видеопоследовательности
20
1S
1B
1У
16 15 14
1 3 5 У S 11 13 15 1У 1S 21 23 25 2У 2S 31 33 35 ЗУ 3S 41 43 45 4У
Рис.5. Гистограмма с вычетом постоянной составляющей
, -метров в динамических телевизионных изображениях с цифровой компрессией позволяет вычленить кадры с наибольшей потерей оригинальной информации (В),
технологических процессов обработки прошедшего сжатие видеоматериала при отсутствии доступа к информации о кодировании. Более специализированный алгоритм, возможно, позволит четко различать и опорные I-кадры.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. www.divi.ru/text/a-video14.shtml
2. http://www.ixbt.com/divideo/dignonline4 add.html
3. Севальнев Л.А. / Международный стандарт кодирования с информационным сжатием MPEG-2 / «625», 1997, №1.
4. www.divi.ru/text/a-video14.shtml
5. Langelaar G.C., Lagendijk R.L., Biemond J., “Real-time Labeling of MPEG-2 Compressed Video”, Journal of Visual Communication and Image Representation, Vol 9, No 4, December, p.256-270, 1998, ISSN 1047-3203.
6. SMPTE Standard 328M - 2000, "MPEG-2 Video Elementary Stream Editing Information".
7. ITU-R Rec. BT-1533 “Editing information for MPEG-2 video elementary streams for applications in television production”.
8. http://www.compression.ru/video/
Н.Ш. Хусаинов
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОАЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЛА ПО ИНФОРМАЦИИ ОТ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ БЛИЖНЕЙ РАДИОНАВИГАЦИИ
. -
го аппарата (ЛА) на завершающем участке траектории является повышение точности его наведения на точку касания с поверхностью земли (точку цели). Широко распространенные в настоящее время подходы к определению координат объекта на основе глобальных спутниковых навигационных систем не всегда применимы для вычисления координат современных высокоскоростных и маневренных ЛА, используемых для решения широкого спектра гражданских и военных задач. Поэтому актуальной является разработка автономной системы ближней радионавига-
