Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Результаты моделирования

При проектировании любой системы необходимо проводить эксперимент, т.е. создавать опытный образец и проверять качество его функционирования. Как правило, это длительный и сложный этап проектирования, особенно если это сложная система. Однако в ряде случаев алгоритм работы системы можно описать с помощью математических формул. Это дает возможность проверить работоспособность системы посредством моделирования на ЭВМ.

Передача коэффициентов матрицы ДКП возможна двумя путями:

· Пороговый метод, в котором при введении порога передаваемые коэффициенты ниже его не передаются;

· Зональный метод, при котором используются стандартные таблицы квантования, и заведомо известно какие элементы передаются, а какие нет.

Для упрощения расчетов используется зональный метод передачи коэффициентов матрицы ДКП.

При проектировании устройства в данном дипломном проекте было введенное новое устройство не меняющее особенности стандарта MPEG-2. Оно позволяет шифровать изображение по стандарту DES с дополнительной возможностью передачи информации в один адрес путем использования дакточипов.

При реализации видеосигнала в стандарте MPEG-2, в блоках внутрикадрового кодирования выполняются операции совпадающие со стандартом JPEG, благодаря использованию ДКП и последующего кантования элементов. Алгоритм компрессии JPEG был разработан группой экспертов в области фотография специально для сжатия 24-битных изображений. JPEG - Joint Photographic Expert Group - подразделение в рамках ISO - международной организации по стандартизации. В целом алгоритм основан на дискретном косинусном преобразовании (в дальнейшем ДКП), применяемом к матрице изображения для получения некоторой новой матрицы коэффициентов.

Для получения исходного изображения применяется обратное преобразование.

Рассмотрим работу алгоритм подробнее. Предположим для примера, что мы сжимаем 24-битное изображение. Тогда весь алгоритм представляет собой несколько последовательных шагов:

1. Преобразование цветового пространства в

2. Дискретное косинусное преобразование.

3. Квантование.

4. Кодирование по Хаффману.

1. Преобразование цветового пространства в

Нужно преобразовать изображение в вид яркость / цветность, можно использовать цветовую схему YCbCr (YUV), формулы перевода:

Y= 0.299*R + 0.578*G + 0.114*В

Cb = 0.1678*R - 0.3313*G + 0.5*В

Сr= 0.5*R - 0.4187*G + 0.0813*В

Y нужно сохранить без изменений, его можно сжать любым алгоритмом без потери данных. Рассмотрим сжатие Сb и Сг.

2. Дискретное косинусное преобразование

Основным этапом работы алгоритма является дискретное косинусное преобразование (ДКП), представляющее собой разновидность преобразования Фурье. Оно позволяет переходить от пространственного представления изображения к его спектральному представлению и обратно.

Следует создать ДКП матрицу, используя такую формулу:

DCT = 1/sqr(N), если i=0= sqr (2/N)*cos, если i > 0 N = 8, 0 < i < 7, 0 < j < 7

в результате имеем:

например, нам нужно сжать следующий фрагмент изображения:

формула, по которой производится ДКП: RES*IMG*DCTT

для начала нужно посчитать промежуточную матрицу: TMP = IMG*DCTT

затем умножаем ее на ДКП матрицу: RES = TMP*DCT

. Квантование.

На этом этапе мы посчитаем матрицу квантования, используя этот псевдокод:

for (i=0; i<8; i++)

{(j=0; j<8; j++)

Q = 1+((1+i+j)*q);

}

где q - это коэффициент качества, от него зависит степень потери качества сжатого изображения, для q = 2 имеем матрицу квантования:

теперь нужно каждое число в матрице квантования разделить на число в соответствующей позиции в матрице RES, в результате получим:

здесь имеется довольно много нулей, получим наиболее длинную последовательность нулей, если будем использовать следующий алгоритм:

Перейти на страницу: 1 2

Другие статьи по теме:

Графен в электронике сегодня и завтра Графен был экспериментально обнаружен в 2004 г. двумя английскими учеными российского происхождения - Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они вскоре получили Нобелевскую п ...

Комплексная система защиты информации на предприятии Прохождение производственной практики имеет большое значение в процессе подготовки будущих специалистов. Необходимость ее для студента заключается в том, что это отличная ...

Методы оценки качества функционирования систем распределения информации Автоматическая телефонная станция (АТС), сеть связи, для передачи и приема различного вида информации (телефонной, телеграфной, передача данных) состоят из тысяч отдельных приборов, кот ...