Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Акустические приборы

Диссертационная работа:

Бабаян Александр Вигенович. Исследование и разработка методов контроля качества изображения в цифровых телевизионных вещательных системах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.18 / Бабаян Александр Вигенович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т кино и телевидения].- Санкт-Петербург, 2008.- 142 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1131

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ВИДЕОКОМПРЕССИИ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ В ЦИФРОВЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМАХ 9

1.1 .Методы видеокомпрессии в цифровых телевизионных системах 9

1.2. Стандарты компрессии на базе дискретного косинусного преобразования 19

1.3.Искажения изображений в цифровых телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 25

1.4.Методы оценки качества изображения в цифровых телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 33

Выводы по главе 1 55

2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ КОМПРЕССИИ MPEG-2 И УСТОЙЧИВОСТИ D-ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ШКАЛЕ КАЧЕСТВА 58

2.1 .Постановка задачи 58

2.2. Исследование взаимосвязи проявлений представительных искажений изображений, кодированных по стандарту MPEG-2

2.2.1. Постановка эксперимента Q

2.2.2. Обработка и анализ результатов ,

2.3.Исследование устойчивости D-изображения ,„ 74

2.3.1. Постановка эксперимента ^7

2.3.2. Обработка и анализ результатов fiq

Выводы по главе 2

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА СЕГМЕНТАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

3.1 .Постановка задачи

3.2.Экспериментальное исследование заметности блочной структуры на различных участках компрессированного изображения 1С.

3.2.1. Постановка эксперимента 7<-

3.2.2. Обработка и анализ результатов 76

3.3.Поиск критерия сегментации компрессированного изображения „

3.4.Разработка и проверка алгоритма сегментации р-

Выводы по главе 3 Q7

4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ОЦЕНКИ ЗАМЕТНОСТИ АРТЕФАКТОВ ВИДЕОКОМПРЕССИИ НА БАЗЕ ДОТ 99

4.1. Постановка задачи gQ

4.2.Разработка алгоритма измерения заметности блочной структуры .

4.3.Экспериментальное исследование метода оценки заметности блочной структуры на основе вычисления корреляционно- энергетического отношения , , ,

Выводы по главе 4 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130 

Введение к работе:

Развитие средств массовой информации, большую часть которых составляют средства передачи изображения - кинематографические и телевизионные системы, на современном этапе целиком связывается с внедрением цифровых технологий. Внедрение цифровых методов началось 20 лет назад с появления дорогих студийных устройств формирования и обработки телевизионных сигналов. В настоящее, время практически вся аппаратура формирования, обработки, кодирования и записи телевизионных сигналов является цифровой. Следующим шагом внедрения цифровых методов является переход на цифровое телевизионное вещание. В 2002 году Министерством Российской Федерации по связи и информатизации выпущено постановление «О внедрении наземного цифрового телевизионного вещания в России», принимающее за основу отечественного стандарта на цифровое телевизионное вещание стандарт DVB (Digital Video Broadcasting). Основной способ кодирования и представления изображения, предусматриваемый этим стандартом, - MPEG-2 [128]. Этот способ предусматривает устранение статистической и психофизической избыточности, присущей телевизионным изображениям, - видеокомпрессию.

Устранение психофизической избыточности изображения приводит к появлению искажений, при этом степень компрессии определяет их заметность. Характер, условия возникновения, пространственные и временные характеристики искажений в аналоговых и цифровых системах с компрессией существенно различаются. Неадекватность результатов, получаемых при объективных измерениях по старым методикам, субъективному качеству воспроизводимого изображения обуславливает необходимость поиска новых подходов к решению задач оценивания и контроля качества изображения.

Существенный вклад в развитие метрологической науки цифрового телевидения внесли М.И.Кривошеев [55-58], К.Ф.Гласман [19-25,57], В.П.Дворкович [38]. Большое значение при разработке методов интегральной оценки качества изображения в цифровых телевизионных системах получили принципы, изложенные в трудах М.В.Антипина [1-4], В.И.Белицкого [7-8], О.В.Гофайзена [32-34], Б.М.Певзнера [34,70], Н.Н.Коломенского [47-51], В.Г.Комара [52], Л.Л.Полосина [71].

К основным требованиям, предъявляемым к новым методам измерения качества изображения в цифровых системах, относятся:

• высокие точность и воспроизводимость результатов измерений в области порога допустимых ухудшений изображения

• возможность проведения измерений без перерыва в сетке вещания,

• простота аппаратной реализации.

Большинство разработанных к настоящему моменту методов этим требованиям не удовлетворяют. Методы, обеспечивающие высокую точность, сложны, дороги и, вследствие необходимости использования опорного изображения, требуют прерывания вещания для проведения измерений. Методы, основанные на анализе декодированного изображения, не учитывают особенностей зрительного восприятия искажений. Методы, основанные на анализе компрессированного цифрового потока, предполагают прямой доступ к нему, что не всегда возможно.

В работе М.И.Кривошеева и К.Ф.Гласмана [57] был предложен оригинальный подход к оценке качества изображения, прошедшего систему компрессии на базе дискретного косинусного преобразования (ДКП). Этот подход основан на использовании D-изображения в качестве опорного при оценке заметности искажений видеокомпрессии на основе оценки заметности наиболее представительного из них — блочной структуры. В отличие от оригинала, D-изображение может быть получено на приёмной стороне путём максимальной компрессии и является изображением, блочная структура в котором наиболее выражена. D-изображение - это прошедшее систему сжатия на базе ДКП изображение, при восстановлении которого все коэффициенты ДКП, кроме передающих средние в блоке ДКП значения яркости и цвета, принимались равными нулю. В качестве меры заметности блочной структуры предлагалось использовать яркостно-цветовой контраст на границах блоков ДКП. На основе этого подхода в работе [62] был предложен алгоритм оценки качества неподвижных изображений, компрессированных по стандарту MPEG-1, продемонстировавший потенциальные возможности использования D-изображения в качестве опорного.

Применение этого подхода к оценке качества изображения в системах телевизионного вещания по стандарту DVB, в которых используется видеокомпрессия класса MPEG-2, требует проведения дополнительных исследований. В частности, требуется экспериментально показать, что D-изображение имеет устойчивую с точки зрения эксперта оценку качества. Также необходимо научно обосновать допустимость оценки заметности всех искажений компрессии на основе оценки только одного искажения. Поэтому задача разработки метода объективных измерений качества динамических изображений в цифровых телевизионных системах является актуальной для современного этапа развития цифрового телевидения, основанного на широком применении кодеков компрессии на базе ДКП.

Однако, некоторые вопросы получения и использования D-изображения в качестве опорного не были проработаны. В частности, не было экспериментально показано, что D-изображение имеет устойчивую с точки зрения эксперта оценку качества. Также не была обоснована допустимость оценки заметности всех искажений компрессии на основе оценки только одного искажения - блочной структуры. При расчёте рейтинга заметности искажений не было учтено маскирующее влияние структуры самого изображения на заметность искажений видеокомпрессии.

Поэтому задача разработки и исследования методов объективных измерений качества динамических изображений в цифровых телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 является актуальной для современного этапа развития цифрового телевидения, основанного на широком применении кодеков видеокомпрессии на базе ДКП. В диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Классификация искажений изображения в телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 по причинам появления и формирование перечня представительных искажений.

2. Экспериментальное исследование корреляционных взаимосвязей между визуальными проявлениями представительных искажений видеокомпрессии MPEG-2 и обоснование оценки заметности всей совокупности искажений видеокомпрессии MPEG-2 по проявлениям одного из представительных искажений.

3. Экспериментальное исследование устойчивости D-изображения на шкале качества, обладающей свойствами шкалы интервалов, относительно некомпрессированного изображения.

4. Экспериментальное исследование заметности блочной структуры на участках изображения с различным уровнем межэлементного яркостно-цветового контраста. Разработка и исследование метода сегментации компрессированного изображения для учёта маскирующего воздействия структуры изображения при оценке заметности искажений.

5. Разработка метода оценки заметности искажений изображения в телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 на основе корреляционно-энерегетического критерия, характеризующего заметно сть представительного искажения - блочной структуры.

6. Экспериментальная проверка и оптимизация разработанного метода для оценки качества типичных телевизионных изображений в телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 MP@ML в диапазоне скоростей цифрового потока от 2 до 10 Мбит/с.

В ходе решения поставленных задач были разработаны следующие научные положения, которые и выносятся на защиту:

1. Классифицировать искажения изображения в телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 следует по причинам возникновения. Такая классификация позволяет выделить представительные искажения, имеющие наиболее высокий экспертный рейтинг заметности.

2. При разработке эффективного метода оценки заметности искажений видеокомпрессии MPEG-2 необходимо учитывать существование сильной корреляционной взаимосвязи между проявлениями представительных искажений.

3. При оценке качества компрессированного изображения необходимо учитывать, что заметность искажений компрессии существенно зависит от локальных пространственных характеристик изображения. Поэтому эффективный метод оценки заметности искажений видеокомпрессии должен включать алгоритм адаптивной сегментации изображения, выделяющий сегменты высокой заметности искажений.

4. При оценке локальной заметности блочной структуры следует учитывать яркостно-цветовой контраст границ блоков ДКП и маскирующее воздействие объектов компрессированного изображения. Одновременный учёт этих факторов обеспечивает корреляционно-энерегетическое отношение, рассчитываемое для каждого блока ДКП.

5. Для достижения максимальной точности оценки качества последовательности изображений в телевизионных системах с видеокомпрессией MPEG-2 следует использовать алгоритм усреднения скользящего минимума временного ряда значений корреляционно-энергетического критерия.

Подобные работы
Гильвер Сергей Геннадьевич
Исследование и разработка методов контроля качества восстановления фонограмм
Перегудов Александр Феликсович
Исследование и разработка методов формирования и преобразования метаданных в телевизионных системах
Ал Мустафа Мустафа
Исследование и разработка методов и средств взаимного преобразования форматов сжатого цифрового представления звуковых сигналов в трактах спутникового телевизионного вещания
Паутова Лариса Викторовна
Исследование и оптимизация стереокомпьютерного метода формирования изображений и разработка на его основе устройства для диагностики параметров стереоскопического зрения
Зуев Павел Юрьевич
Разработка метода и технических средств частотного компрессирования речевых сигналов для повышения разборчивости на фоне помех
Кулаков Александр Кириллович
Разработка методов и устройств для оценки и повышения резкости экранного изображения
Маркин Дмитрий Николаевич
Разработка метода и технических средств компандирования спектров речевых сигналов
Сильвестров Игорь Станиславович
Разработка методов измерения параметров гидроакустических измерительных систем
Кузнецов Юрий Авивович
Обоснование и разработка методов и средств промысловой биоакустики
Вакунов Николай Вячеславович
Разработка и исследование многомасштабных алгоритмов обработки и анализа изображений в производственных системах контроля качества

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net