CC BY
26
4. ШФОРМАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ!
УДК 004.42 Проф. В.М. Теслюк, д-р техн. наук;
студ. Ю.А. Рибак - НУ '^beiecbm полтехшка"
ПРОГРАМНА РЕАЛ1ЗАЦ1Я МОДИФ1КОВАНОГО МЕТОДУ ФРАКТАЛЬНОГО СТИСНЕННЯ ЗОБРАЖЕНЬ
Розроблено шещалiзовану комп'ютерну пiдсистему для компреснУдекомпреси зображень - програмну реалiзадiю одша з модифiкадiй методу фрактального стиснен-ня зображень. Розроблено простий, лакошчний та зручний графiчний iнтерфейс корис-тувача пiдсистеми. Дослiджено запропонований модифжований метод фрактального стиснення зображень, програмною реалiзацieю якого е представлена комп'ютерна шд-система, на тестовiй вибiрцi зображень, та здiйснено детальний аналiз отриманих результатов.
Ключовi слова: фрактальне стиснення зображень, компресiя зображень, модифь кований метод фрактального стиснення зображень, комп'ютерна програма, комп'ютер-на шдсистема, графiчний штерфейс користувача.
Вступ. З появою комп'ютер1в, мобшьних телефошв, планшепв та шших сучасних гаджепв, а також розвитком сощальних мереж частка граф1чного контенту зросла в рази. Супутники на навколоземнш орбт, а також у вдаритому космос передають мшьйони фото щоденно. Камери спостережень (наприклад, у Лондош за середньостатистичними даними нал1чуеться приблизно 382 камери на 1 км2 або 1 камера на 14 ос1б населения), а також автомобшьш вщео-реестратори по всьому свиу ввдзшмають сотш i тисяч1 м1льярд1в кадр1в щосе-кундно. I хоча сучасш носií шформацл все ще справляються з таким напливом графiчного контенту, все ж виникае потреба розроблення, вдосконалення та дослвдження методiв стиснення графiчноí шформацц, одним з найперспективш-ших напрямтв яких е фрактальне стиснення зображень [1]. Своею чергою, сь мейство методiв фрактально1 компресií мiстить незлiченну кiлькiсть модифша-цiй [1-5], серед яких для реалiзацií в цш комп'ютернiй пiдсистемi обрано моди-фкацда, представлену в роботi [2], спещально розроблену для спрощення прог-рамно!' реалiзацií, зменшення часу компресií iз збереженням оптимально!' якосп вихiдного зображення.
Розроблення графiчного iнтерфейсу користувача. Графiчний штер-фейс розроблено1 пiдсистеми (рис. 1) складаеться з таких основних компонен-пв: 1) поле для зображення; 2) меню користувача; 3) шформащйна стр!чю. Ос-кшьки шдсистема призначена для конвертацií зображень основних графiчних форматiв, таких як, наприклад, *.bmp, *.jpeg, *.png, *.jpg (рис. 2), у спещально розроблений графiчний формат *.frcf (Fractally Compressed Files) (рис. 3), то вся робота користувача ще1 системи зводиться до вибору вхщного файлу !з зобра-женням, задання вихщного файлу та запуску процесу конвертацií (компресií) або вщкриття вже компресованого зображення i його перегляд, всю шшу роботу (розрахунок вхщних параметрiв компресп, попереднiй аналiз вх!дного зобра-
ження та його типу, задавання вихiдних параме^в компреси) система виконуе автоматично в невидимому для користувача режимi.
Рис. 1. Графгчний ттерфейс користувача
Рис. 2. Ыкно вiдкриття вхiдного зображення
Рис. 3. Ыкно збереження зображення у стиснутому формат1
Структура вихщного файлу. У табл. представлено детальний опис структури вихщного FRCF-файлу.
Табл. Структура вих1дного ГЯСГ-файлу_
№ блоку
Тип даних
Опис
BYTE
Рад1ус тайлу
2
INTEGER
Кшьюсть "под1бних" домешв
INTEGER, INTEGER
Номер домену [Д], Номер "подiбного" до домену [Д] домену
INTEGER
Кшьюсть домешв по висот1 зображення
INTEGER
Кшьюсть домешв по шириш зображення
"REGION' data type
Записують yci домени, стиснут1 до розм1р1в рангу, KD1M "под1бних"
Const
smallSize = 6; bigSize = 4S ;
type
В COL = record
rc gc be end ;
byte ; byte; byte
REGION = array[1..amallSize, . .3mallSize] of COL; DOMEH = array Г1 ■ . bicrSize,. . . bitxSize 1 of COL;
BYTE
Кiлькiсть "найбiльш рiдкiсних" домешв
1
3
4
5
6
7
8 "REGION" data type "Найбшьш рщкюш" домени, приведет до розмiрiв рангу
9 INTEGER Кшьюсть ранпв по висот зображення
10 INTEGER Кшьюсть рангiв по ширинi зображення
11 BYTE: [2bits] [6bits] Послщовно для кожного рангу записуеться номер найбiльш прийнятного домену з його тайлу, та номер афшного перетво-рення для цього домену. Ця шформащя зберiгаеться в одному байп, у двох старших бгах - номер афiнного перетворення, а в шести молодших бiтах - номер домену, вщповщно
Моделювання роботи розроблено!" пщсистеми, аналiз отриманих ре-зультатiв. За допомогою розроблено'1 комп'ютерно'1 пiдсистеми проведено дос-лiдження на тестовш вибiрцi зображень (29 шт.). Yci зображення е кольорови-ми зображеннями здебiльшого у форматi JPEG, особливiстю зображень е ïx велика резолюц1я: вiд 20 до 130 Mpx, що дае змогу повною мiрою вiдчути резуль-татившсть компресп*. Тестовi зображення були збережеш у форматах BMP, JPEG та FRCF. Крiм того, зображення у формап JPEG та FRCF були додатково арxiвованi у RAR-арxiв iз звичайним методом стиснення. Таким чином, для кожного тестового зображення було отримано 5 файив: *.BMP, *.JPEG, *.FRCF, *.jpeg.RAR, *.frcf.RAR. Для бтьш наочного представлення результати тестування подано за допомогою вщповщних гiстограм (рис. 4-6). Як бачимо iз представлених результатiв, розмiр файлу в арxiвi *.jpeg.RAR практично не вщ-рiзняеться вiд розмiру файлу *.JPEG (адже останшм етапом компресп* згiдно з методом JPEG е, власне, арxiвацiя), натомють файли у FRCF-форматi чудово тддаються арxiващï, що дае змогу значно збшьшити коефiцiент компресп* зап-ропонованим методом.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Рис. 4. Дiаграма зктавлення po3Mipie фа^в Î3 зображеннями ("Ряд1 "-BMP, "Ряд2"-JPEG, "РядЗ''-JPEG.rar, "Ряô4"-FRCF,, "Ряд5"-ГЯСЕгаг)
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Рис. 5. Дiаграма зктавлення po3Mipie фа^в Î3 зображеннями ("Ряд1 "-JPEG, "Ряд2"-JPEG.rar, "РядЗ''-FRCF, "Ряд4"^СЕгаг)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 222324 25 26272829 Рис. 6. Дiаграма зктавлення коефiцieнтiв компреси' методу JPEG ("Ряд1 " на àiazpaMÎ) та модифтованого фрактального методу ("Ряд2" на дiаграмi)
Таким чином, обидва методи (JPEG та модифжований фрактальний метод) надзвичайно добре справляються з поставленою задачею, при цьому коефь щент стиснення для методу JPEG змшюеться вщ 2,87 до 14,89, а для запропоно-вано'1 модифiкацiï фрактального методу: вщ 16,67 до 39,61 - для звичайного FRCF-файлу та вщ 27,28 до 58,05 - для архiвованого FRCF-файлу. При цьому запропонований модифжований метод фрактально'1 компресiï стискае зобра-ження у 3-14 ра^в краще, нiж JPEG. Сдиним представником методiв сiмейства JPEG, який мп би конкурувати iз фрактальними методами, е хiба що метод JPEG-2000 [3].
Розглянемо також i негативнi результати запропоновано'1 модифжацп' фрактального методу, отримаш в процесi функцiонування розроблено'1 комп'ютерно'1 пiдсистеми - програмно'1 реатзацп цього методу. Час компреси зображень модифжованим методом фрактального стиснення зображень в десятки, а то й сотш раив перевищуе час стиснення зображень методом JPEG. У де-компресованих зображень спостертаеться надмiрна пiкселiзацiя дiлянок вихщ-ного зображення. Крiм того, спостерiгаються деякi змши у палiтрi кольорiв дь лянок декомпресованого зображення, порiвняно з оригшальним зображенням. Також проявляються змiни у контрастност окремих дiлянок декомпресованого зображення, проте вже ця особливiсть е причиною виникнення цих змiн, влас-не, два описанi вище фактори: надмiрна пiкселiзацiя та змiни у палiтрi кольорiв (рис. 7).
При цьому варто зазначити, що всi перелiченi вище вiзуальнi дефекти у декомпресованих зображеннях стають виразно помiтними тiльки за масштабу-вання зображення, натомiсть у рал звичайного перегляду цих зображень для бшьшост користувачiв цi дефекти практично непом^ш (особливо якщо корис-тувач не мае змоги порiвняти зображення до i пiсля компреси за допомогою розроблено'1 комп'ютерно'1 шдсистеми та, вiдповiдно, запропонованого модифь кованого методу фрактального стиснення зображень). Бшьше того, за правильного попереднього оброблення оригшалу зображення, яке хочемо стиснути фрактальним методом, стае можливим максимально мiнiмiзувати прояви пере-лiчених вiзуальних дефектiв у декомпресованому зображенш (саме так, до речi, добиваються максимально!' компресi'ï зображень у JPEG, - оригшальш зображення попередньо мвiдфотошоплюютьм, а вже потiм стискають за допомогою JPEG, внаслiдок чого добиваються надзвичайно високо'1 якостi вихщного зображення водночас iз надзвичайно високим коефщентом стиснення).
Зображення-ориинал Вихщне зображення
Масштабована д1лянка Масштабована д1лянка
зображення-оригшалу вихщного зображення
Рис. 7. Виуальт дефекти вихiдного зображення
Висновок. Отже, представлено розроблену спецiалiзовану комп'ютерну пiдсистему компресн/декомпресп зображень, - програмну реалiзацiю однieí з модифiкацiй методу фрактального стиснення зображень. Внаслiдок здГйснених за допомогою розроблено'' пiдсистеми дослГджень отримано надзвичайно цiкавi та кориснГ результати. Зокрема, встановлено, що для дослГджувано'' тестово'' ви-бiрки зображень коефГцГент стиснення запропонованим модифiкованим методом фрактального стиснення у 3-14 разiв кращий, нiж у методу JPEG. I хоча в облас-тГ часу компресп та якостi вихщного зображення JPEG все таки вдалося втрима-ти лiдерство, розроблена комп'ютерна пiдсистема компресп зображень, що прог-рамною реалГзацГею модифГкованого методу фрактального стиснення зображень, створюе неабияку конкуренцГю сучасним методам стиснення зображень.
Лггература
1. Зубко Р.А. Стиснення зображень фрактальним методом / Р.А. Зубко // ВосточноЕвропейский журнал передовых технологий : зб. наук. праць. - 2014. - № 6(2). - С. 23-28.
2. Теслюк В.М., Пукач А.1. Розроблення модифкованого методу фрактального стиснення зображень // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук -техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украни. - 2015. - Вип. 25.8, С. 314-321.
3. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.jpeg.org/jpeg2000/
4. Berezsky O.M. Fractal approach to the analysis and synthesis of tumour cells images / O.M. Berezsky // Proceedings of the International Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems : Technology and Applications IDAACS'2005. - 2005, Sofia, Bulgaria. -Pp. 555-562.
5. Ковальчук А. CyMicHe використання систем Ель-Гамалята алгоритму RSA у захист графiчноl шформащ! / А. Ковальчук, Д. Пелешко, Ю. Борзов // Вюник Нацюнального yнiвeрcитeтy "Львшська полггехнжа". - Сер.: Комп'ютeрнi науки та шформацшш технологи. -Львш : Вид-во НУ "Львiвcька полiтeхнiка". - 2013. - № 751. - С. 178-182.
6. Lobur M. Method of protection of a design information a system through designing of built-in systems / M. Lobur, V. Teslyuk, V. Herus // The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM'2005) : Proc of the VIII-th Intern. Conf. - Lviv-Polyana, Ukraine, 2005. - Pp. 533-534.
Теслюк В.М., Рыбак Ю.А. Программная реализация модифицированного метода фрактального сжатия изображений
Разработана специализированная компьютерная подсистема для компрессии/декомпрессии изображений, - программная реализация одной из модификаций метода фрактального сжатия изображений. Разработан простой, лаконичный и удобный графический интерфейс пользователя. Проведены исследования предложенного модифицированного метода фрактального сжатия изображений, программной реализацией которого является представленная компьютерная подсистема, на тестовой выборке изображений, и осуществлен детальный анализ полученных результатов.
Ключевые слова: фрактальное сжатие изображений, компрессия изображений, модифицированный метод фрактального сжатия изображений, компьютерная программа, компьютерная подсистема, графический интерфейс пользователя.
Teslyuk V.M., Rybak Yu.A. Software Implementation of the Modified Method of Fractal Image Compression
A specialized computer subsystem for compression/decompression of images, which is software implementation of a modification fractal image compression method, is elaborated. A simple, concise and user-friendly graphical user interface of the subsystem is developed. A special investigation of the proposed modified fractal image compression method, which software implementation is a computer subsystem developed, is performed at the sample of test images, and a detailed analysis of obtained results is made.
Keywords: fractal image compression, modified fractal image compression method, computer program, computer subsystem, a graphical user interface.
УДК 001.89 Доц. О.1. Артеменко1, канд. техн. наук
проф. Н.Е. Кунанець2, д-р наук сощальних комушкацш; проф. В.В. Паачник1, д-р техн. наук; астр. В.В. Савчук2
СИСТЕМН1 ОСОБЛИВОСТ1 СУЧАСНИХ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ ТЕХНОЛОГ1Й У ГАЛУЗ1 ТУРИЗМУ
Проаналiзовано результати дослщжень та окреслено низку актуальних задач у сферi шформацшних технологш, зорieнтованих на галузь туризму, як потребують ви-ршення. Проаналiзовано сучасш мобшьш шформацшш технологи у галузi туризму. Опрацьовано значний масив шформацшних джерел з метою визначення основних нап-рямюв розвитку та вдосконалення туристичних мобшьних шформацшних технологш. Унаслщок здшсненого дослщження визначено основш особливост та вимоги до проекту "Мобшьний шформацшний асистент туриста", який зорieнтовано на шдтримку та допомогу користувачу в процесах планування та реалiзацп туристично! подороже
Ключовi слова: шформацшш технологи, туристичш дора^ системи, консолщо-вана шформащя, мобiльнi застосунки, М1АТ.
1 ПВНЗ "Буковинський ун1верситет", м. Черн1вд1;
2 НУ "Льв1вська полггехнка";
