МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

БРЮХОВЕЦКИЙ А.П., ТРЕТЬЯКОВ В.Н., ГРИГОРЬЕВ Д.Е.,

БАННОВ В.С., НОВИКОВА Е.А., РЕЗНИКОВА Н.Р.

СБОРНИК

ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ЦИФРОВОМУ ТЕЛЕВИДЕНИЮ

ч.2

Учебное пособие по курсам

«Цифровое телевидение. Применение микропроцессоров и ПЛИС в телевидении», «Телевидение и видеотехника», «Системы обработки медико- биологической информации» для студентов, обучающихся по направлениям «Радиотехника», «Биологические системы и технологии»

Москва

Издательство МЭИ

2012

Содержание

1	Лабораторная работа № 1 «Изучение основ методов компрессии видеоизображения»……………………………………………………	3
2	Лабораторная работа № 2 «Фильтрация цифровых изображений»..	27
3	Лабораторная работа № 3«Сравнительный анализ дискретного косинусного и дискретного Вейвлет преобразований изображений»…………………………………………………………..	40

Лабораторная работа № 1 «Изучение основ методов компрессии видеоизображения»

Целями работы являются:

1. Изучение общей структуры кодирования, декодирования видеоизображения.

2. Изучение дискретизации и квантования изображения;

3. Изучение дискретно косинусного преобразования (ДКП);

4.Изучение межкадровой корреляции;

1.1.Структурная схема системы цифровой обработки сигналов

Сущность цифровой обработки состоит в том, что физический сигнал (напряжение, ток и т.д.) преобразуется в последовательность чисел, которая затем подвергается математическим преобразованиям в вычислительном устройстве. Преобразованный цифровой сигнал (последовательность чисел) при необходимости может быть преобразован обратно в напряжение или ток [4].

Цифровой сигнал получается из аналогового сигнала путём его преобразования в цифровую форму. Это преобразование включает следующие три операции:

1. Дискретизацию во времени – замену непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений в дискретные моменты времени – отсчётов и выборок.

2. Квантование по уровню - округление каждого значения до ближайшего уровня квантования.

3. Кодирование (оцифровку) – значение отсчёта представляется в виде числа, соответствующего номеру полученного уровня квантования.

Все три операции являются независимыми друг от друга, но они, как правило, выполняются в одном узле (внутри одной микросхемы) – аналогово-цифровом преобразователе (АЦП)[2].

Рассмотрим обобщенную структурную схему цифровой обработки сигналов (Рис. 1.1). На вход поступает аналоговый сигнал . Его временная дискретизация и квантование по уровню производится в АЦП, выходным сигналом которого является последовательность чисел , поступающая в цифровой процессор (ЦП), выполняющий некую обработку. Процессор может осуществлять различные операции над входными отсчётами, а так же может сохранять начальные отсчёты и промежуточные данные в памяти. На выходе ЦП образуется новая числовая последовательность , представляющая собой отсчёты выходного сигнала. Аналоговый выходной сигнал восстанавливается по этой последовательности чисел с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Напряжение на выходе ЦАП имеет ступенчатую форму, и при необходимости может быть преобразовано в плавно меняющийся выходной сигнал с помощью сглаживающего фильтра (Ф).

Рис. 1.1. Структурная схема системы цифровой обработки сигналов

Несмотря на многочисленные способы регистрации изображений и представления цифровых изображений, задача цифрового представления изображения сводится к формированию цифрового изображения на основе аналоговых сигналов непрерывно меняющегося напряжения (или тока), форма и амплитуда которого связаны с регистрируемым на изображении явлением.

Процедуры преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов изображения в цифровые включают дискретизацию в плоскости изображения х,у (времени t), квантование дискретной структуры отсчетов по амплитуде и представление каждого квантованного отсчёта в виде кодовой комбинации. Следовательно, преобразованное в цифровую форму изображение отображается в виде конечного множества чисел.