Диссертация (Методы и устройство формирования сигналов в цифровых видеоинформационных системах), страница 25

При сжатии с высокой степенью потерь в качестведекодированного изображения, разница в объеме сжатых данных составляет 31 %.Дляформатовиспользованиемстандартнойтолькоосновногочеткости,разработанныйизображения,такжеметодпоказалссвоюэффективность в сравнении с методом JPEG, однако эффективность кодированиястановится менее выраженной с уменьшением значений размера формата. Так длявидеопоследовательности“foreman”,имеющейформат352х288пикселейвыигрыш в сравнении с JPEG составит от 3,6 % до 6,7 %, а для изображения“Lena” форматом 512x512 пикселей выигрыш будет в пределах от 13,3 % до 14,3% в зависимости от заданной степени потерь в качестве изображения.Следовательно,разработанныйметод,изображения, позволяет сформировать длясиспользованиемосновногопередачи данные, служащие длядекодирования передаваемого изображения кадра, объем которых составит на 31% меньше, в сравнении с объемом, занимаемым данными полученными методомJPEG в видеоинформационном сигнале формата высокой четкости 1280x800пикселей.Также обратим внимание на графики, представленные на рисунках 4.5, 4.7,4.9.

Здесь видно, что использование разработанного метода, при котором, помимоданных об основном изображении, также осуществляется передача данныхкорректирующей информации, позволяет добиться большей эффективность всравнении с методом JPEG только при кодировании с невысокими степенямипотерь в качестве декодированного изображения. Увеличение же степени потерьдо высоких значений приводит к тому, что эффективность кодирования методомJPEG оказывается уже выше. Так, при низких потерях выигрыш при сжатии167разработанным методом составляет до 25 %, при высоких же значениях потерьпроигрыш составляет 22 %.Для субъективной оценки результатов работы разработанных методов, втаблицах 4.3 – 4.5 представлены декодированные изображения, сжатия которыхпроизводилось разработанными методами и методом JPEG.Таблица 4.3.

Изображения 226 кадра видеопоследовательности “Rebecca BlackReacts to 'Friday'”, полученные в результате работы алгоритмов разработанногометода и JPEGPSNR,ВосстановленноеPSNR,ВосстановленноедБизображениедБизображение JPEGразработанного методаPSNRОИ45.7PSNRJPEG45.7PSNRОИ+КИ45.8PSNRJPEG45.8PSNRОИ38.4PSNRJPEG38.3PSNRОИ+КИ39.8PSNRJPEG39.7PSNRОИ35.4PSNRJPEG35.4168PSNR,дБPSNRОИ+КИ38.3Восстановленноеизображениеразработанного методаPSNR,дБВосстановленноеизображение JPEGPSNRJPEG38.3Таблица 4.4. Изображения “Lena”, полученные в результате работы алгоритмовразработанного метода и JPEGPSNR,ВосстановленноеPSNR,ВосстановленноедБизображениедБизображение JPEGразработанного методаPSNRОИ45.7PSNRJPEG45.7PSNRОИ+КИ45.8PSNRJPEG45.8PSNRОИ38.4PSNRJPEG38.3169PSNR,дБВосстановленноеизображениеразработанного методаPSNR,дБPSNRОИ+КИ39.8PSNRJPEG39.7PSNRОИ35.4PSNRJPEG35.4PSNRОИ+КИ38.3PSNRJPEG38.3Восстановленноеизображение JPEG170Таблица 4.5.

Изображения 94 кадра видеопоследовательности “foreman”,полученные в результате работы алгоритмов разработанного метода и JPEGPSNR,ВосстановленноеPSNR,ВосстановленноедБизображениедБизображение JPEGразработанного методаPSNRОИ45.7PSNRJPEG45.7PSNRОИ+КИ45.8PSNRJPEG45.8PSNRОИ38.4PSNRJPEG38.3PSNRОИ+КИ39.8PSNRJPEG39.7PSNRОИ35.4PSNRJPEG35.4171PSNR,дБВосстановленноеизображениеразработанного методаPSNRОИ+КИ38.3PSNR,дБВосстановленноеизображение JPEGPSNRJPEG38.3Приведенные выше изображения позволяют отметить, что в разработанномметоде искажения в изображениях, при высоких степенях сжатия, проявляются ввиде артефактов – блоков с размазанными границами. Размазанность этих границпроявляется за счет отсутствия резких отличий в оттенках артефактов и смежныхснимиобластей.Изображения,кодированиекоторыхпроисходитсиспользованием алгоритмов JPEG, при высоких степенях сжатия, приобретаютхорошо заметные и сильно выделяющиеся артефакты, т.к. оттенки артефактов исмежных областей сильно контрастируют между собой.

Таким образом,изображения сжатые разработанным методом, выглядят более естественными иявляются комфортными для восприятия их глазом человека, в отличие от тех жеизображений, но сжатых алгоритмом JPEG.4.3 Результаты моделирования работы межкадрового сжатия с внедрениемразработанного метода кодированияРазработанный метод обеспечивает малое время поиска векторов движенияи малый объем данных при межкадровой обработке. Моделирование проводилосьс использованием базового алгоритма сжатия, стандартов семейства MPEG, сполным перебором зоны поискаиc использованием разработанного методакодирования, в котором также происходит полный перебор зоны поиска. Оценкаэффективности работы нового метода производилась сравнением времени работывыше перечисленных алгоритмов и количеством полученных векторов движения.Для полной оценки эффективности работы алгоритмов и увеличения точности172получаемых данных обработке подвергались одиннадцать последовательныхкадров.

Для видеопоследовательности “Rebecca Black Reacts to 'Friday'” - этокадры 226 – 236, для видео последовательности “Foreman” – это кадры 95 – 104.Результаты работы представлены в таблицах 4.6 и 4.7.Таблица 4.6. Результаты работы алгоритмов разработанного метода и MPEG длявидеопоследовательности “Rebecca Black Reacts to 'Friday'”Номер кадра227228229230231232233234235236Время, сек.Разработанный 55.69 64.00 72.16 74.60 74.90 76.90 74.66 72.87 69.80 63.68методВремя, сек.Алгоритм172172172172172172172172172172MPEGКоличествовекторовдвижения.4840 5682 6305 6590 6619 6737 6591 6505 6250 5746РазработанныйметодКоличествовекторовдвижения.7613 9167 8739 8791 8989 8910 9499 10061 9843 9159АлгоритмMPEGТаблица 4.7.

Результаты работы алгоритмов разработанного метода и MPEG длявидеопоследовательности “Foreman”Номер кадра9596979799100101Время, сек.Разработанный 15.23 14.60 13.18 10.91 12.39 12.43 11.00методВремя, сек.Алгоритм16161616161616MPEGКоличествовекторовдвижения.1473 1254 871575686752555РазработанныйметодКоличествовекторовдвижения.1553 1385 1009 626822894686АлгоритмMPEG10213.2610310414.02 14.00161616629908119778510571337173Результаты эксперимента, приведенные выше, позволяют сформироватьграфики для наглядного отражения эффективности работы разработанногометода. Графики представлены на рисунках 4.10 – 4.13.Рисунок 4.10.

Графики времени обработки кадров видеопоследовательности“Rebecca Black Reacts to 'Friday'” для разработанного метода и метода MPEGРисунок 4.11. Графики количества векторов движения требуемых длявосстановления обрабатываемых кадров видеопоследовательности “RebeccaBlack Reacts to 'Friday'” для разработанного метода и метода MPEG174Рисунок 4.12. Графики времени обработки кадров видеопоследовательности“Foreman'” для разработанного метода и метода MPEGРисунок 4.13. Графики количества векторов движения, требуемых длявосстановления обрабатываемых кадров видеопоследовательности“Foreman” для разработанного метода и метода MPEGДля демонстрации результатов работы ниже, на рисунках 4.14 и 4.15 ,приведеныобработанныеидекодированныекадрытестовыхвидеопоследовательностей, на которых квадратами отмечены блоки, для которыхпроизводился поиск векторов движения, а синими линями обозначены требуемыедля передачи вектора движения, с началом в белой точке.175Рисунок 4.14.

Изображение 227 кадра видеопоследовательности “RebeccaBlack Reacts to 'Friday'” с подсвеченными блоками, для которых будетпроизводиться поиск векторов движения.Слева – разработанный метод, справа - MPEGРисунок 4.15. Изображение 227 кадра видеопоследовательности “RebeccaBlack Reacts to 'Friday'” с подсвеченными векторами движения.Слева – разработанный метод, справа – MPEGРисунок 4.16. Изображение 95 кадра видеопоследовательности “Foreman” сподсвеченными блоками, для которых будет производиться поиск векторовдвижения.

Слева – разработанный метод, справа - MPEG176Рисунок 4.17. Изображение 95 кадра видеопоследовательности “Foreman” сподсвеченными векторами движения.Слева – разработанный метод, справа - MPEGАнализируя полученные данные и данные вышеприведенных графиков,можно отметить следующее. Время, требуемое для обработки кадра примежкадровомкодировании,значительносокращаетсяприиспользованииразработанного метода.