РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МЕТОДА МЕЖКАДРОВОГО СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИАДИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ МАССИВОВ ДЛИН СЕРИЙ
Обосновывается необходимость организации передачи видеоинформации в цифровых системах мобильной связи (СМР). Излагаются основные этапы формирования информационной части пакета СМР с учетом передачи изображений, представляемых в компактном виде на основе межкадрового полиадического кодирования. Разрабатывается метод сжатия изображение на основе простого полиадического кодирования массивов длин серий. Предложено локально-равномерное представление кодов-номеров полиадических чисел, сформированных для массивов длин межкадровых серий.
2.1. Разработка организации формирования массивов длин серий в
последовательности кадров изображений
В связи с развитием цифровых систем для обработки и передачи видеоинформации используются стандарты, работающие с цветными изображениями [129, 130]. Поэтому далее будем рассматривать полноцветное растровое изображение RGB формата, используемое в цветных электронно-лучевых трубках мониторов и телевизоров. Установлено, что воспринимаемые нами цвета (точнее, цветовые оттенки), могут быть получены смешением трёх основных цветов - красного, синего и зелёного - в пропорции, определяемой соотношением интенсивностей (т.е. яркостей) каждой составляющей. При смешении этих цветов в равной пропорции получается оттенок серого цвета, яркость которого может изменяться от чёрного до белого. Такая модель получения цвета называется цветовой моделью RGB (от англ. названий основных цветов red, green и blue). В ней каждый цвет характеризуется тремя значениями яркости составляющих основных цветов, которые обозначаются R, G и B, соответственно. В модели RGB при смешении не основных цветов складываются яркости их одинаковых основных составляющих. Такая модель называется аддитивной. Она соответствует нашему восприятию источников освещения (монитор компьютера, телевизионный экран). На каждый из цветов отводится как минимум 8 разрядов. Все три составляющие R-, G-, B- плоскости могут обрабатываться одновременно. Под обработкой понимается выявление одинаковых серий, формирование массивов длин серий, полиадическое кодирование и формирование информационной части пакета.
Помимо выше перечисленного, необходимо учитывать, что количество разрядов выбирается, исходя из знаний, особенностей аппаратной реализации процессов обработки данных, а, именно:
- арифметические операции проводятся над словами равномерной длины;
- запись (считывание) информации во внешнее запоминающее устройство (из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ)) осуществляется путем выборки машинных слов одинаковых размеров.
Кроме того, кодовые слова равномерной длины позволяют:
- упростить расчет характеристик буферного запоминающего устройства;
- исключить использование разделителей между кодами;
- облегчить процесс согласования машинных форматов с форматами передачи данных по каналам связи.
В связи с этим предлагается представлять полиадические числа кодами равномерной длины.
В общем виде схема полиадического кодирования массивов длин серий представлена на рис 2.1.
Таблица составляется из всех возможных массивов длин серий (в общем виде), распределенных по системам оснований (где U +1 - количество различных массивов длин серий заданного размера, а u - индекс подмножества массивов длин серий, удовлетворяющих системе оснований ). Конкретный массив длин серий образуется из исходного изображения по определенному правилу .
Для массива длин серий находится система оснований . По найденной системе оснований из таблицы считывается множество возможных массивов длин серий, соответствующих системе . В пределах множества столбцы массивов длин серий нумеруются по порядку от 0 до .
Тогда за счет сопоставления столбцов массивов длин серий и столбцов множества определяются соответствующие номера (полиадические коды) (рис. 2.1).
В общем случае массив L длин серий имеет вид
,
где - числовое значение - й длины серии;
, - соответственно количество строк и столбцов в массиве L.
Общая схема вычисления полиадических чисел столбцов массива L задается выражениями [11, 13]:
; (2.1)
, (2.2)
где - значение полиадического числа для j -го столбца массива L, ;
- максимальное значение длины серии в - й строке массива L, увеличенное на единицу;
- накопленное произведение величин для - i - 1 строки.
Процесс полиадического кодирования завершается тогда, когда под каждое число отводится некоторое количество разрядов [13].
Перед началом полиадического кодирования требуется из отдельных элементов сформировать массивы. В случае полиадического кодирования длин серий элементами массивов являются числовые значения длин серий одинаковых элементов изображений.
Первым этапом необходимо определить граничные значения, которые будут представлять пределы массива длин серий, так как в дальнейшем с массивом длин серий будем производить полиадическое преобразование (кодирование).
Первое ограничение. Т.к. объемы памяти ограничены в вычислительных системах и средствах ограничены, не является исключением и СМР, то предлагается обрабатывать определенное (фиксированное) число кадров , чтобы избежать потери информации. Также с увеличением расстояния между кадрами уменьшается межкадровая избыточность.
Второе ограничение отводится на количество разрядов, используемых на запись одного полиадического кода (числа) .
Третье ограничение накладывается на размер матрицы длин серий (число строк и столбцов).
Ограничение, накладываемое на количество разрядов , заключается в исключении потерь информации из-за нехватки разрядов для представления числа . Для этого величина максимально возможного числа, которая может храниться в коде длиной разрядов, должна превышать значение д