ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра мультимедийных сетей и услуг связи
Методические указания для выполнения лабораторной работы №__
по дисциплине Методы статистического кодирования в системах передачи
данных
Влияние квантования коэффициентов ДКП на качество восстановленного изображения
Москва 2019
________________________
Методические указания для выполнения лабораторной работы №__
по дисциплине Методы статистического кодирования в системах передачи данных
Влияние квантования коэффициентов ДКП на качество восстановленного изображения
Составитель: А.В.Гузеев, к.т.н., доцент
_____________________________________________________
Рецензент _____________________
2
Оглавление |
|
Цель работы ................................................................................................................................... |
4 |
Домашнее задание ......................................................................................................................... |
4 |
Краткая теория............................................................................................................................... |
6 |
Прямое и обратное дискретное косинусное преобразование ............................................... |
6 |
Метрика оценки качества восстановленного изображения .................................................. |
6 |
Цветовые модели RGB и YCbCr .............................................................................................. |
8 |
Лабораторное задание................................................................................................................... |
9 |
Общее описание лабораторного задания ................................................................................ |
9 |
Порядок выполнения задания .................................................................................................. |
9 |
Принцип квантования и визуализация значений коэффициентов квантования ............... |
10 |
Возможности работы с коэффициентами квантования ....................................................... |
11 |
Возможности визуализации цветовых значений пикселей и значений коэффициентов |
|
ДКП........................................................................................................................................... |
12 |
Контрольные вопросы................................................................................................................. |
13 |
Содержание отчета ...................................................................................................................... |
13 |
Приложение 1. Таблица соответствия диапазонов значений модулей коэффициентов ДКП |
|
оттенкам серого цвета................................................................................................................. |
14 |
3
Цель работы
Изучить степень влияния процедуры квантования, проводимой в рамках применения дискретного косинусного преобразования (ДКП) для сжатия цветных изображений, на качество восстановленного изображения.
Домашнее задание
Вкачестве домашнего задания студентам предлагается познакомиться с ДКП на практике. Требуется рассчитать значения цвета для каждого единичного элемента изображения с глубиной цветопередачи 24, которые принадлежат заданному блоку единичных элементов размерами 8 на 8, используя обратное дискретное косинусное преобразование. В качестве исходных данных выступают значения коэффициентов квантования, полученных в ходе прямого ДКП. В качестве цветовой модели, которая используется для представления пикселей (pixel, от pictures element – единичный элемент изображения), принята модель RGB. Так как в указанной цветовой модели 3 компонента, то и блоков коэффициентов ДКП тоже три. Для проверки корректности выполнения домашнего задания необходимо восстановить значение цвета каждого пикселя блока 8 на 8 с учетом трех цветовых компонентов и указать символ, который изображен на восстановленном блоке изображения (своеобразная аналогия полихроматических таблиц Рабкина).
Вкачестве примера исходных данных могут служить следующие три таблицы:
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №1 |
|
Коэффициенты ДКП для красной компоненты цветного изображения |
||||||
1781,62 |
56,9792 |
260,568 |
-125,376 |
-57,125 |
109,565 |
-46,0992 |
-64,1207 |
64,6567 |
-21,0234 |
-66,1902 |
50,7531 |
16,8682 |
-56,6618 |
9,15882 |
50,7429 |
157,407 |
11,1073 |
-159,801 |
-18,9764 |
37,5657 |
0 |
25,5308 |
20,4332 |
40,4882 |
-46,0322 |
-40,0823 |
84,9405 |
6,99279 |
-29,4486 |
9,03367 |
-46,7317 |
-67,125 |
-30,1992 |
64,8377 |
62,7196 |
-7,375 |
-44,5928 |
-18,874 |
11,5022 |
-10,9265 |
35,6039 |
26,7321 |
-67,4816 |
-43,4756 |
29,223 |
35,9849 |
25,392 |
3,39662 |
34,7245 |
-6,96922 |
-69,725 |
10,0113 |
42,6289 |
-7,94941 |
0 |
-38,8026 |
-17,2901 |
18,4569 |
28,7375 |
45,4477 |
0 |
-56,8374 |
-36,64 |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №2 |
|
Коэффициенты ДКП для зеленой компоненты цветного изображения |
||||||
1552,87 |
-51,7794 |
30,721 |
-46,3973 |
-36,125 |
38,9905 |
-18,2723 |
-26,3034 |
-98,9556 |
-270,286 |
19,6269 |
0 |
18,4153 |
-15,4681 |
0 |
22,7895 |
-70,1749 |
51,2701 |
-25,3503 |
8,57117 |
25,6877 |
-9,20931 |
18,763 |
8,77023 |
10,9542 |
0 |
-12,1482 |
26,6573 |
0 |
-6,51307 |
3,68669 |
-21,5405 |
-50,125 |
-5,39536 |
34,8841 |
29,1379 |
-4,125 |
-16,0627 |
-4,30203 |
3,04981 |
-1,92595 |
19,9673 |
9,53925 |
-31,0902 |
-13,316 |
14,4595 |
11,4002 |
11,244 |
-3,81028 |
14,1902 |
-3,73699 |
-23,7705 |
6,81337 |
15,4067 |
-2,89968 |
0 |
-14,9045 |
-7,78769 |
7,594 |
13,3238 |
17,9895 |
-2,79497 |
-22,8025 |
-10,3305 |
4
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №3 |
|
Коэффициенты ДКП для синей компоненты цветного изображения |
||||||
75,375 |
-13,5821 |
-71,9213 |
36,1605 |
16,125 |
-30,7799 |
12,8784 |
18,1309 |
-14,7556 |
7,96899 |
18,9614 |
-13,6564 |
-5,29547 |
15,8079 |
-2,28501 |
-14,2397 |
-42,5649 |
-2,98198 |
43,5945 |
4,60821 |
-11,157 |
0 |
-7,18826 |
-5,46145 |
-10,987 |
12,3483 |
10,4604 |
-23,9926 |
-2,02765 |
8,4038 |
-2,83166 |
13,0554 |
18,875 |
8,36771 |
-17,7895 |
-17,1944 |
2,125 |
12,7767 |
5,06856 |
-3,35821 |
3,12443 |
-9,8587 |
-7,06734 |
18,8263 |
11,7388 |
-8,03646 |
-9,91652 |
-6,83671 |
0 |
-9,74363 |
2,06174 |
19,042 |
-3,09066 |
-11,7472 |
2,40551 |
0 |
10,6236 |
4,68274 |
-5,11595 |
-8,1229 |
-12,6633 |
0 |
16,0693 |
10,5601 |
Таким образом, для выполнения домашнего задания требуется:
1.Получить набор из трех блоков коэффициентов ДКП размерами 8 на 8 пикселей (для каждого из цветовых каналов) в соответствии со своим вариантом;
2.Выполнить расчет значений цвета пикселей для каждого из блоков по формуле обратного ДКП (см. раздел прямое и обратное дискретное косинусное преобразование);
3.Визуализировать полученные цветовые значения;
4.Указать символ, эквивалентный полученному, указанным способом, изображению. Так как количество расчетов на втором шаге достаточно большое, рекомендуется автоматизировать данный расчет любым доступным способом. Для удобства исходные данные предоставляются в виде текстовых файлов в формате csv с разделителями столбцов
-«;» и разделителями строк – «\n»(непечатный символ переноса строки). Данный формат может быть открыт в приложении Excel после простого переименования файла – изменения расширения на csv. Другим способом автоматизации является написание программы на каком-либо языке программирования или с использованием какого-либо математического пакета.
Для визуализации рассчитанных цветовых значений на третьем шаге, также можно написать программу или использовать математический пакет. Однако, для упрощения задачи, можно воспользоваться возможностями ПО лабораторной работы на вкладке «Проверка домашнего задания» рисунок №1.
Рисунок №1 – Проверка домашнего задания
5