CC BY
44
практика. К.: МК-Пресс, 2006. 288с. 3. Тарасов Д.О., Мельник А.С., Голобородъко М.М. Класифікація та аналіз безкоштовних програмних засобів стеганографії // Інформаційні системи та мережі. Вісник НУ “Львівська політехніка”. 2010. № 673. C. 365-374.
Поступила в редколлегию 23.11.2013 Баранник Владимир Викторович, д-р техн. наук, профессор, начальник кафедры боевого применения и эксплуатации АСУ Харьковского университета Воздушных Сил. Научные интересы: обработка и передача информации. Адрес: Украина, 61023, Харьков, ул. Сумская, 77/79.
Бекиров Али Энверович, аспирант Харьковского национального университета радиоэлектроники. Научные интересы: обработка и передача информации. Адрес: Украина, 61023, Харьков, ул. Ленина, 14.
УДК 629.391
Ю.Н. РЯБУХА
ТЕХНОЛОГИЯ ТРЕХУРОВНЕВОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ТРЕХМЕРНОГО КОДИРОВАНИЯ СТРУКТУР ВИДЕОДАННЫХ
Показывается необходимость снижения сложности обработки трехмерных структур видеоданных. Обосновывается свойство трехмерного полиадического кодирования, состоящее в возможности распараллелить вычисления кода номера для всего трехмерного полиадического числа (ТПЧ). Излагается разработка технологии трехуровневого параллельного трехмерного полиадического кодирования структур видеоданных.
1. Введение
Развитие интегрированных распределенных информационных систем неразрывно связано с ростом цифровых объемов обрабатываемых данных, где ключевое место занимают видеоинформационные ресурсы [1 - 3]. Данный аспект отражается в государственных программах информатизации и развития телекоммуникаций. В связи с этим, актуальным является дальнейшее совершенствование систем обработки и передачи видеопотоков. Направление такого совершенствования состоит в уменьшении суммарного времени на обработку и передачу достоверных видеоданных с использованием инфокоммуникацион-ных технологий. Это возможно в случае одновременного выполнения двух условий, а именно: повышения степени сжатия без внесения погрешности и снижения времени на кодирование данных. Первое условие относится к обеспечению снижения времени передачи данных по сетям. Второе условие - к организации вычислительного процесса. Для выполнения данных условий осуществляется компрессия видеопотока. В то же время многие методы характеризуются тем, что дополнительное увеличение степени сжатия сопровождается увеличением количества операций, затрачиваемых на обработку [3 - 5]. Следовательно, разработка методов компрессии, обладающих возможностью повысить степень компактного представления данных и снизить время на их обработку, является актуальным.
Анализ известных методов выявил, что к одним из перспективных относятся методы, организующие устранение структурной избыточности. В работах [6; 7] предложен метод кодирования трехмерных полиадических чисел. Он позволяет повысить степень сжатия относительно методов, сокращающих статистическую избыточность. Это снижает время передачи данных по сетям. В то же время компрессия данных проводится на основе последовательной схемы. Основной недостаток поэлементного рекуррентного кодирования состоит в том, что получение текущего элемента проводится только после обработки предыдущего и проверки текущего элемента на допустимость. В этом случае перед выполнением непосредственного кодирования текущего элемента трехмерного полиадического числа (ТПЧ) требуется вычислить текущее значение накопленного произведения оснований. Однако для обеспечения второго условия совершенствования информационных технологий обработки видеопотоков необходимо организовать снижение времени кодиро-
103
вания. Отсюда цель исследования состоит в разработке распараллеливающегося базиса, реализующего трехмерное полиадическое кодирование.
2. Разработка трехуровневой параллельной технологии кодирования трехмерных структур данных Из анализа выражения [6]
N
(п стб ,П стр ,пс) _
п стб
пстр пс
Z ( Z (Z ajiz nvJiy
j_1 i _1 z _1 y_ z+i
n стр n стб (n n )
) П Vj(nc)) п <стр,nc)
k _i+i n_ j+1
n
i M(n стб ,n стр ,nc) ~\т(пстр ,nc) лт(пс)
и рекуррентных формул для вычисления разрядов N 1 , N j F и N j;
следует, что можно организовать конвейерное и параллельное вычисление кода-номера N v на трех этапах укрупнения.
Рассмотрим первый этап распараллеливания (распараллеливание по столбцам). Для этого распишем в формуле (1) отдельные разряды N( стр ’ c) :
N(n^ ,пстр ,nc)
N(nстр,nc) ^^(Пстр,nc)
+ N^,nc)
x П vnnстр ,nc)
n_3
+
+ I N
(пстр,nc) x^(Пстр,nc) + N(nстр,nc) ' x j| V(nСтр’nc)
4
+ N
+. . . +
П_5
+ I N^ nc) x V(n стр ’nc) + N(nСTP ’nc)
nстб 1 nстб
n стб
(1)
Обозначив суммы в скобках как n( j+р, c) , получим
N(nстб ,Пстр ,nc) _ (N(n стр ,nc) ||V(n стр ,nc) + N^^ ,nc) ) X і^"]6 V(n стр ,nc)
r|_3 r|_5
+
+ (N^,nc)
xn ,nc)
T|_7
+ N(nстP ,nc)
^ 7, 8
пст6
x п V
r|_9
(пстр,nc) T|
)
+... +
+(Njr10
x п,nc)
n_ j+2
+ N(n стр ,nc) + iNj+2, j+3
) xnff V,n стр ,nc)
_j+4
+. . . + (N
(n стр ,nc) n стб —1,n стб
), (2)
где
N^^ ,nc)
j, j+1
попарно-укрупненный по j-му и (|+1)-му столбцам разряд ТПЧ, равный
N^^,nc) _ N(nстр,nc) xv(nстр,nc) + N(nстр,nc)
Nj,j+1 _ Nj x VJ+1 + NJ+1
(3)
Из анализа выражения (2) вытекает, что оно представляет собой взвешенную сумму
попарно-укрупненных разрядов N( jС]р, c) . На следующем шаге продолжим процесс попарного укрупнения, для чего используем следующую формулу:
N^^,nc) _ n^^,nc) x |“3V(nстр,nc) N j, j+1, j+2, j+3 _ N j, j+1 x П V11
П_ j+2
+ N
(пстр,nc) j+2, j+3 ,
(4)
здесь N( jСT’j+2)j+3 - дважды попарно-укрупненный по столбцам j,j + 1,j + 2,j + 3 разряд ТПЧ.
На последнем шаге попарного укрупнения смежных разрядов вычисляется сумма следующих элементов:
104
N
(пстб ,Пстр ,nc) = N(nCTp ,nc) ^ 'ГТб V(nCTP,Пс) + N(nCTP Пс)
1,2,...,п стб/2 , n пст6/2+1,n
п=пст6/ 2+1
стб/2+1, n ст б/2+2,...,пст6 :
(5)
N(nстp ,nc) и N(nCTP ,nc)
где И1,2,:,пс^/2 и NnстбІ2+1,nстб/2+2,...,nстб - РазРяДы ТПЧ, полУченные на основе п°слеД°-вательного попарного укрупнения соответственно для первой и второй равных частей столбца.
Таким образом, выражения (1) - (5) задают схему параллельного вычисления кода-
TVT М(Пстр ,nc)
номера N v за счет последовательного попарного укрупнения разрядов Nj по
столбцам. Дальнейшего распараллеливания процесса трехмерной полиадической нумерации можно добиться в результате параллельного вычисления разрядов n( стр ’ c) .
Рассмотрим второй этап распараллеливания (распараллеливание по строкам). В
этом случае отдельные разряды Njnc^ надо расписать по формулам: N(1,nc) = N(nc) ; N(l,nc) = N(l 1,nc) Vj(inc) + N(nc) . Тогда получим
Nf^,nc) = (N(nc) xvj2nc) + N(nc)) x nff Vjknc) +
k=3
пст6
+ (N(nc)xv(4'ci + N(nc))x i=[vjk,c) +...+(j^,-1 xj^ + ). (6)
По аналогии с предыдущим этапом обозначим сумму в скобках как N . Тогда выражение (6) на следующем шаге примет вид
N
(n стр ,nc)
k=3
/(nc
jk
n стб
n стб
= (N(n,2) xnvjknc) + N(n,c4))x П V,(knc) + (N(n,c6) xnV,(knc) + Njn^)x П V^ +
k=5
k=7
k=9
i+3
n стб
k=i+2
k=i+4
+ ■■■+ (NjnCчll *її j + +3) x П j +... + (Nj;'nCCl[p-и,стр), (7)
где N(nc+1 - попарно-укрупненный по 1-й и (і+1)-й строкам разряд ТПЧ, равный
N(nc) = N(nc) xV(nc) + N(nc)
Nji,i+1 Nji x Vj,i+1 + Nj,i+1 .
(8)
На последнем шаге попарного укрупнения по строкам вычисляется сумма следующих диполиадических чисел:
( ) nстр
^Пстр ,nc) = N(nc) x ГГ V(nc) + N(nc)
j (Л,2,...,пстр/2 П 2 Л jk (,пст^/2+1,Пст^/2+2,.. ,П стр , (9)
k=пстр/ 2+1
здесь
N(nc)
(,1,2,...,пст^/2
и N(nc)
j, Пст^/2+1, пст^/2+2,...,n
‘стр
- разряды ТПЧ, полученные на основе
последовательного попарного укрупнения соответственно для первой и второй равных частей строки.
Распараллеливание вычисления разрядов N( стр, c) , как и для первого этапа, осуществляется путем параллельного укрупнения каждой пары разрядов на соответствующем уровне (всего 1og2n стр уровней).
Таким образом, выражения (6) - (9) задают схему параллельного вычисления кода-номера n( стр, c) для j-й строки за счет последовательного попарного укрупнения (получение диполиадических чисел) разрядов N^*^ по строкам. Дополнительное распараллелива-
105
ние процесса формирования кода-номера для параллелепипедной структуры организуется за счет параллельного вычисления кодов-номеров Njnc) ji-х вертикалей.
Рассмотрим третий этап распараллеливания. На этом этапе требуется разработать
схему параллельного вычисления величин Njnc ) . С учетом выражения (9) для попарного
укрупнения разрядов ajiz ТПЧ получим следующее соотношение:
( ) пс пс
N(i = (aji1 X^ji2 + aji2) X nVjiy + (aji3 Xj + aji4) X nVjiy+... +
Y=3 Y=5
+ (aji,nc-1XVjinc + ajinc ) .
На следующем шаге формула (10) преобразуется к виду
( ) 4 n с 8
Njic = (aji1,2 ХП^ + aji3,4) X П^ + (aji5,6 ХП^ + aji7,8) X Y=3 y=5 y=7
(10)
пс
X П¥jiY +... + (a
Y=9
jiz,z+1
z+1
ХП¥ jiY + ajiz+2,z+3) X
Y=z
пс
П¥jiY +. . . + (aji,nc-1,n Y=z+4
)
?
(11)
где a jiz, z+1 - диполиадическое число, полученное за счет укрупнения разрядов ajiz для z-го и (z+1)-ro сечений.
Продолжая процесс параллельного формирования диполиадических чисел по вертикалям, получаем на последнем шаге сумму величин
N(nc) = a
Nji = aji,1,2,..
с/2
X n^jiY + a
Y=nc/2+1
ji,n^/ 2+1,n^ 2+2,...,Пс
n
n
(12)
здесь aji,1,2,...,n^2 и a■j^ nc|2+-^ nc|2+2 nс - диполиадические числа, полученные на основе последовательного попарного укрупнения соответственно для первой и второй равных частей вертикали.
Формулы (10) - (12) определяют процесс распараллеливания для формирования кодов-номеров N(nc) вертикалей на основе параллельного попарного укрупнения разрядов ajiz ТПЧ.
3.Выводы
1. Обосновано свойство трехмерного полиадического кодирования, состоящее в возможности распараллелить вычисление кода-номера для всего трехмерного полиадического числа. Это вытекает из физических особенностей процесса трехмерной полиадической нумерации и выбора единой системы оснований.
2. Разработана технология трехуровневого параллельного трехмерного полиадического кодирования структур видеоданных. Такое кодирование основано на следующих этапах распараллеливания: параллельного вычисления кода за счет последовательного попарного укрупнения (получение диполиадических чисел по столбцам) разрядов по столбцам; параллельного вычисления кода для строки путем последовательного попарного укрупнения (получение диполиадических чисел по строкам) разрядов по строкам; распараллеливания для формирования кодов вертикалей на основе параллельного попарного укрупнения разрядов ТПЧ; расспараллеливания за счет одновременного попарного укрупнения разрядов ТПЧ по всем вертикалям.
Список литературы: 1. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. СПб.: Питер, 2006. 958 с. 2. Advanced video coding for generic audiovisual services -ITU-T Recommendation H.264 and ISO/IEC 14496-10 (AVC), 2009. 3. ISO/ IEC 13818 (MPEG-2): Generic coding of moving pictures and associated audio information, 1994. 4. ITU-T and ISO/IEC JTC1, «Digital Compression and coding of continuous-tone still images», ISO/IEC 109181 -ITU-T Recommendation T.81 (JPEG), 1992. 5. Баранник В.В. Структурно-комбинаторное представление данных в АСУ / В.В. Баранник, Ю.В. Стасев, Н.А. Королева. Х.: ХУПС, 2009. 252 с. 6.
106
Barannik V. V. Method of the 3-D Image Processing / V.V. Barannik, S.V. Karpenko // Modern problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science. Proceedings of the International Conference TCSET’2008, Lviv-Slavsko, Ukraine, February 20 - 24, 2008. P. 115 - 117. 7. Баранник В.В. Трехмерное полиадическое кодирование в направлении, начиная с младших элементов / В.В.Баранник, Ю.Н. Рябуха // Сучасна спеціальна техніка. 2013. №3. С. 15 - 20.
Поступила в редколлегию 18.12.2013 Рябуха Юрий Николаевич, канд. техн. наук, соискатель Харьковского университета Воздушных Сил. Научные интересы: обработка и передача информации. Адрес: Украина, 61023, Харьков, ул. Сумская, 77/79.
УДК 004.89
С.Ф. ЧАЛЫЙ, А.А. ЧЕРЕДНИЧЕНКО
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУПП ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА
Рассматривается задача поиска групп пользователей для внедряемого программного продукта с использованием социальных сетей. Для ее решения анализируются основные методы и подходы к исследованию социальных сетей. Ключевые слова: анализ социальных сетей, социальная единица, программный продукт, поиск пользователей.
1. Введение
В последние годы проблематика анализа социальных сетей переходит из сферы формальной теории социологических исследований в современную стратегию исследования социальных структур. Анализ социальных сетей может быть использован для прогнозирования поведения социальных элементов - участников сети, определения специфики их взаимодействия, классификации участников социальной сети.
В связи со стремительным развитием информационных, а также мобильных технологий современный человек получил возможность виртуального общения с использованием различных социальных сетей. Получение информации о поведении актеров в таких социальных сетях открывает возможности к быстрому и удобному анализу социальных структур.
Изучение сетей в социальных науках имеет сравнительно короткую историю. С одной стороны, это объясняется относительной новизной самого понятия, с другой - технологичностью расчета сетей, связанной с применением специализированных программных средств.
Зачастую для компании-разработчика программного продукта задача внедрения на рынок готового программного продукта, как и перспективность его разработки, затрудняется отсутствием представления о текущей ситуации на рынке. Возможность выделить группу целевых пользователей, рассмотреть их преимущества и недостатки в контексте конкурирующих продуктов, а также мнений пользователей на основе информации, полученной посредством анализа социальных единиц, является очень ценной для разработчиков и дистрибьюторов программного обеспечения. Поэтому применение анализа социальных сетей для определения групп целевых пользователей программного продукта является актуальным.
2. Анализ литературы
Основные направления анализа социальных сетей рассмотрел А. Чураков [1], выделив четыре основных направления, а также предложив стратегии сбора данных для анализа социальных сетей.
Подходы к анализу социальных сетей были также описаны в работе Т.В. Батуры [2], где приведено применение для их анализа.
Анализ социальных сетей с помощью теории графов рассмотрен Робертом Ханнема-ном [3].
107
