ТЕЛЕВИДЕНИЕ Лабораторный практикум
.pdf
а) установить коэффициент масштабирования k = 1;
б) выполнить дискретно-косинусное преобразование, зайдя в пункт меню программы Действия → Выполнить преобразование. После появления надписи «Готово», перейти в другое окно программы: Действия → Зигзагообразная/альтернативная развертка;
в) зная размер (ширина, высота) и сюжет обрабатываемого изображения, ввести такие координаты блока 8 × 8, которые примерно бы соответствовали участку изображения с наибольшей детальностью. Зафиксировать координаты в протокол;
г) нажать кнопку «Ввод» и записать в протокол значения трансформант (поле «Блок после спектрального взвешивания»);
д) в поле выбора развертки установить флажок напротив зигзагообразной развертки;
е) осуществить зигзагообразную развертку (рис. 16.2, а), записывая трансформанты в поле «Блок после зигзагообразной развертки». Нули можно не вводить, но предусмотреть для них место (в случае если нулевые трансформанты идут до ненулевых трансформант). При нажатии кнопки «Обнулить» свободные места заполнятся нулями. Для проверки правильности ввода трансформант нажать кнопку «Проверка». После положительного результата записать развернутые трансформанты в протокол;
. 16.2. : – " "; – &
ж) осуществить зигзагообразную развертку для смежного блока. Для этого необходимо установить новые координаты блока. Записать развернутые трансформанты в протокол;
з) осуществить альтернативную развертку (рис. 16.2, б) тех же самых блоков. Результат развертки записать в протокол;
и) осуществить групповое кодирование всех 4 блоков (2 блока при зигзагообразной развертке и 2 блока при альтернативной развертке). Кодирование заключается в формировании групп из двух чисел (x, y), где x – количество нулей перед y, а y – взвешенная трансформанта;
к) определить количество битов, необходимое для передачи каждой группы. На коэффициент DC выделяется 8 битов. Для второго блока рассчитать разницу ΔDC = DC1 – DC2, которая передается вместо DC2. Количество битов для ΔDC определяется по табл. 16.1, а для сформированных групп – по табл. 16.2;
Примечание. Необходимо помнить, что в конце каждого блока передается код конца блока (Endofblock), на который отводится 2 бита.
|
|
|
Таблица 16.1 |
|
|
|
|
|
|ΔDC| |
|
Количество разрядов, бит |
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
2...3 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
4...7 |
|
3 |
|
|
|
|
|
8...15 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
16...31 |
|
5 |
|
|
|
|
|
32...63 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
64...127 |
|
7 |
|
|
|
|
|
128...255 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
256...511 |
|
9 |
|
|
|
|
|
512...1023 |
|
10 |
|
|
|
|
|
|
||
|
1024...2047 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
л) зная количество битов для каждой группы, определить путем суммирования общее количество битов для двух смежных блоков при зигзагообразной и альтернативной развертках. Сделать вывод о том, какую развертку необходимо использовать для рассматриваемых блоков.
5. Определить влияние различных матриц спектрального взвешивания на качество получаемого изображения, для этого:
а) закрыть окно «зигзагообразная/альтернативная развертка» и загрузить второе тестовое изображения (файл test2.bmp);
б) изменяя матрицу спектрального взвешивания путем установки флажка напротив соответствующей матрицы (стандарт MPEG-2, матрицы 1, 2 и т. д.) и коэффициент масштабирования k, обратить внимание на изменение качества изображения. Сопоставить возникшие изменения изображения с каждой из матриц спектрального взвешивания. После каждой установки параметров обработки необходимо нажать кнопку «Выполнить»;
в) в ручном режиме ввести заданные преподавателем необходимые коэффициенты матрицы спектрального взвешивания, влияющие на те или иные пространственные частоты на изображении. Сделать вывод об изменении качества изображения.
|
|
|
|
|
Таблица 16.2 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|y| |
|
Количество разрядов, бит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конец блока |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
1 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
2 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
1 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
3 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
1 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
|
1 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
5 |
|
1 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
1 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
7 |
|
1 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
4 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
2 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
1 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
1 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
|
5 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
6 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
3 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
1 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11 |
|
1 |
|
9 |
|
|
|
|
|
12 |
|
1 |
|
9 |
|
|
|
|
|
13 |
|
1 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
7 |
|
11 |
|
|
|
|
|
1 |
|
4 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
3 |
|
11 |
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
2 |
|
11 |
|
|
|
|
|
14 |
|
1 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15 |
|
1 |
|
11 |
|
|
|
|
|
16 |
|
1 |
|
11 |
|
|
|
|
|
0 |
|
8 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
9 |
|
13 |
|
|
|
|
|
0 |
|
10 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
11 |
|
13 |
|
|
|
|
|
1 |
|
5 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
4 |
|
13 |
|
|
|
|
|
3 |
|
3 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
|
3 |
|
13 |
|
|
|
|
|
6 |
|
2 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7 |
|
2 |
|
13 |
|
|
|
|
|
8 |
|
2 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
17 |
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
19 |
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
20 |
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
21 |
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
12 |
|
14 |
|
|
|
|
|
0 |
|
13 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
14 |
|
14 |
|
|
|
|
|
0 |
|
15 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
6 |
|
14 |
|
|
|
|
|
1 |
|
7 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
5 |
|
14 |
|
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
14 |
|
|
|
|
|
5 |
|
3 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
9 |
|
2 |
|
14 |
|
|
|
|
|
10 |
|
2 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
22 |
|
1 |
|
14 |
|
|
|
|
|
23 |
|
1 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
24 |
|
1 |
|
14 |
|
|
|
|
|
25 |
|
1 |
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
26 |
|
1 |
|
14 |
|
|
|
|
|
0 |
|
16 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
17 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
18 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
19 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
20 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
21 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
22 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
23 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
24 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
25 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
26 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
27 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
28 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
29 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
30 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
31 |
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
32 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
33 |
|
16 |
|
|
|
|
|
0 |
|
34 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
35 |
|
16 |
|
|
|
|
|
0 |
|
36 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
37 |
|
16 |
|
|
|
|
|
0 |
|
38 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
39 |
|
16 |
|
|
|
|
|
0 |
|
40 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
8 |
|
16 |
|
|
|
|
|
1 |
|
9 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
10 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
11 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
12 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
13 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
14 |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
15 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
16 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
17 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
18 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6 |
|
3 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
12 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
15 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
2 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
27 |
|
1 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
1 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
29 |
|
1 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
1 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
31 |
|
1 |
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
Отсутствующая комбинация |
|
6 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание отчета
1.Структурная схема работы.
2.Зависимость SNR = f(k).
3.Вывод о качестве получаемого изображения при изменении коэффициента масштабирования k (субъективная оценка).
4.Расчет количества информации, содержащейся в двух смежных блоках кодируемого изображения, и необходимые комментарии к нему.
5.Выводы по п. 5.
Контрольные вопросы
1.Какой вид избыточности ТВ сигналов устраняется при внутрикадровом кодировании?
2.Нарисуйте распределение трансформант в блоке 8×8 типичного изображения.
3.Поясните необходимость спектрального взвешивания трансформант.
4.Какова сущность кодирования с переменной длиной кодового слова? Поясните принцип формирования кодовых таблиц.
5.Зачем нужен буфер в схеме внутрикадрового кодера?
6.Как изменится качество изображения при увеличении коэффициента масштабирования при спектральном взвешивании?
7.Какие искажения появляются при сильном сжатии изображений?
Литература
1. Телевидение: учебник для вузов / Под ред. В.Е. Джаконии. – 4-е изд. – М. : Горячая линияТелеком, 2007. – 616 с.
17
,+ + " 2 ! ! !
"#$%
1.Исследование оценки движения посредством блочного соответствия с логарифмическим поиском;
2.Исследование оценки движения с помощью фазовой корреляции [1, с. 101–110].
& # $
Структурная схема (рис. 17.1) представляет в упрощенном виде фрагмент кодера, в котором устраняется межкадровая избыточность ТВ сигнала. Основным блоком в этой схеме является предсказатель, который в данной работе реализован программным способом, используя систему Matlab. В связи с тем, что в работе исследуются два метода оценки движения, предсказатель содержит два соответствующих блока оценки движения (1 – блочное соответствие с логарифмическим поиском и 2 – поиск движения с помощью фазовой корреляции).
. 17.1. #
В процессе лабораторного исследования существует возможность изменения параметров поиска (размер зоны поиска или анализа и размер блока соответствия). Для оценки работоспособности
исследуемых методов при использовании «зашумленных» изображений, предусмотрено введение «белого» и импульсного шумов в тестовые изображения.
Для наглядного визуального анализа функционирования методов оценки движения на экран выводятся следующие изображения: исходное тестовое, предсказанное, разностное, ошибка предсказания и векторное поле.
'( )$# '
Порядок действий определяется интерфейсом компьютерного лабораторного практикума и начинается с выбора данной лабораторной работы из общего списка, расположенного на левом мониторе, нажатием левой кнопкой мыши строки текста, содержащей ее номер и название.
После этого на левом мониторе в полноэкранном режиме открывается окно компьютерной программы «Межкадровое кодирование цифрового ТВ сигнала». В случае необходимости это окно можно свернуть или закрыть и впоследствии вызвать одноименной иконкой на «рабочем столе». Там находятся также иконки приложений, использование которых предполагается в процессе выполнения работы.
Правый монитор содержит текст методических указаний к выполнению работы в полноэкранном режиме. Кроме того, на правом мониторе могут быть отображены: окно «справки» к какой-либо из используемых программ, иной вспомогательный или справочный материал.
Расположение рабочих окон на обоих мониторах в процессе выполнения работы всегда определяется пользователем и может быть изменено известными приемами.
1. ) *
1.Ознакомиться со схемой лабораторной работы (рис. 17.1).
2.Загрузить систему Matlab, щелкнув соответствующую иконку на «рабочем столе» и файл с лабораторной работой. Изучить открывшийся листинг, опираясь на приведенные в нем комментарии. Проверить правильность указанного пути в строке, где происходит загрузка тестовых изображений (test1.bmp, test2.bmp).
3.Определить оптимальную зону поиска при размере блока соответствия 8×8. Оптимальность будет достигнута при максимальном значении SNR_log (указывает на различие между текущим кадром и его предсказанием). Зафиксировать в протокол значение SNR между соседними кадрами (SNR_frame).
4.Изменяя размер блока соответствия (2×2, 4×4, 8×8, 16×16, 32×2), зафиксировать в протоколе (табл. 17.1) энтропию векторного поля H, отношение сигнал/шум между текущим кадром и его предсказанием (SNR_log), время выполнения алгоритма (time_log).