Реферат: Применение модифицированного волнового алгоритма для сжатия потокового видеосигнала

УДК 621.38(06) Электроника




С.А. СТЕПАНОВ

Научный руководитель – М.В. АЛЮШИН, к.т.н., доцент

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)


Применение МОДИФИЦИРОВАННОГО волнового алгоритма ДЛЯ сжатия ПОТОКОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА


Описываются преимущества волнового алгоритма при сжатии потокового видеосигнала. Рассмотрены варианты использования модифицированного волнового алгоритма для сжатия потока с переменной скоростью передачи.


Для эффективного применения охранной системы требуется проводить сбор данных и их обработку в режиме реального времени. К типичным параметрам обработки данных в системах видеонаблюдения в первую очередь следует отнести число каналов и поток обрабатываемых данных для одного канала.

Разработанная модификация алгоритма сжатия Wavelet основывается на критерии качества по параметру PSNR (Пиковое Отношение Сигнал/Шум) и можно сделать оценку, что этот алгоритм компрессии обеспечивает в 2-5 раз большее сжатие, чем другие алгоритмы без изменения качества изображения. В данном кодере используется компенсация движения. Применяя вейвлет-преобразование только к активной части изображения можно добиться степени сжатия до 1:7500. Wavelet-сжатие не использует разбиения изображения каждого кадра на блоки, и поэтому не подвержено "блокинг-эффекту" в виде просвечивающей через изображение шахматной доски в JPEG и MPEG, даже при очень больших степенях сжатия. С математической точки зрения основной особенностью Wavelet-преобразования является возможность разложить изображение на две компоненты – низкочастотную часть, содержащую основную информацию, и высокочастотную часть, содержащую лишь малую долю информации. Низкочастотную часть можно опять разложить на две части, и т.д. Оставшаяся часть изображения содержит лишь малые высокочастотные компоненты. В результате последовательного применения Wavelet-преобразований получается изображение, занимающее небольшой объем информации, и большая область, заполненная нулями или малыми коэффициентами, также занимающее малый объем информации. В итоге, удается достичь большого коэффициента сжатия исходного изображения.

В системах охранного телевидения могут сосуществовать как высокоскоростные линии передачи данных (оптические каналы, локальная сеть) так и низкоскоростные (модемное соединение, радиоканал). Для передачи сжатого потока по линиям с разными скоростями передачи необходим алгоритм сжатия, который бы не зависел от скорости самого потока. Алгоритмы группы MPEG используют кодеры с предсказанием движения (привязаны к постоянной скорости потока), и, следовательно, не подходят для сжатия потока для передачи разноскоростным клиентам. Алгоритмы группы MJPEG имеют в основе кодек на основе ДКП, что влияет на качество (блочность) изображения. Альтернативным решением является модифицированный кодек на основе Wavelet-преобразования с компенсацией движения. Данный алгоритм не привязан к скорости потока и не имеет недостатков кодеков на основе ДКП.


Таблица 1. Сравнение потоковых алгоритмов

Алгоритм

PSNR

Коэфф. сжатия

Поток

MPEG2

36-40

20:1

2,5 Мбит/с

MPEG2

30-32

105:1

400Кбит/с

MJPEG

30-32

15.0:1

3,5 Мбит/с

Модифицированный Wavelet

36-40

150:1

400Кбит/с


Применение такого алгоритма компрессии открывает перед системами охранного телевидения новые возможности. При столь малом объеме передаваемой информации можно наблюдать за охраняемым объектом через сеть Internet, по модему или даже по мобильному телефону.


Список литературы


Ватолин Д.С. MPEG - стандарт ISO на видео в системах мультимедиа. // Открытые системы. Номер 2. Лето 1995.

Романов В.Ю. Популярные форматы файлов для хранения графических изображений на IBM PC. // Москва “Унитех”, 1992.




______________________________________________________________________

ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15