Отзыв ведущей организации (Методы и устройство формирования сигналов в цифровых видеоинформационных системах)

УТВЕРЖДАЮ Ге ИИР, д.т.н. тенко 2015 г. ведущей организации Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт радио» на диссертацию Попова Андрея Владимировича «Методы и устройство формирования сигналов в цифровых видеоинформационных системах», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» 1. Актуальность темы В настоящее время достигнут существенный прогресс в разработке и реализации технологий и решений в области формирования, обработки и компрессии видеосигналов в вещательном и прикладном телевидении. Высокая востребованность этих технологий и решений стимулирует развитие систем телевидения ультравысокой четкости (форматы видео 3840х2160 и 7680х4320 пикселей) и других перспективных систем ТВ вещания высокого качества, характеризующихся ббльшими размерами экрана, более высоким пространственно-временным разрешением, более широкой цветовой гаммой, расширенным динамическим диапазоном яркости изображений и т.

д. Системы телевидения ультравысокой четкости скоро будут широко применяться для "доставки" телевизионных программ в дома, где зрители при просмотре смогут насладиться эффектом полного погружения в происходящее на экране и более полным ощущением реальности происходящего.

В связи с растущим объемом передаваемой (хранимой) видеоинформации наиболее важными становятся исследования и научно-технические разработки в области повышения эффективности технологических и технических решений по адаптивному цифровому преобразованию и компрессии сигналов ТВ изображений. Об этом свидетельствует большое количество новых научных трудов, международных стандартов и форматов в данной области.

Поэтому диссертационная работа Попова А.В,, посвященная совершенствованию видеоинформационных технологий, систем и оборудования для цифрового сжатия ТВ сигнала на основе адаптации к его текущей структуре, реализуемой с использованием специально сформированных сигналов управления, соответствует прогрессу в области телеви- дения и связанных с ним инфокоммуникационных служб, является своевременной, а выбранная тема посвящена решению актуальной научной задачи. Предложения автора по новым перспективным методам и устройствам обработки и компрессии видеоин формационного сигнала, представленные в данной диссертационной работе, представляют собой несомненный научно-технический и практический интерес.

2. Содержание диссертационной работы Диссертация включает введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения. Все материалы оформлены в соответствии с предъявляемыми требованиями, содержат необходимое количество рисунков, таблиц и математических формул. Автореферат достаточно полно отражает содержание работы, По введении обоснована актуальность темы диссерталин, рассмотрено состояние изучаемых вопросов, сформулированы цель и задачи, используемые методы исследований, научная новизна, теоретическое и практическое значение полученных результатов, выносимые на защиту положения. Приводятся сведения о содержании работы, ее апробации и публикациях соискателя.

ПеЫва» глава посвлщена сопоставительному анализу особенностей работы и исследованию характеристик уже существующих методов и алгоритмов сокращения статистической и психофизиологической избыточности во внутрикадровом и межкадровом пространстве ТВ изображений. Указанный анализ выполнен с учетом специфики работы и особенностей пространственно-временных характеристик функционирования зрительной системы человека. Во вто ой главе анализируются существующие методы шумовой коррекции, являющиеся неотьемлемой частью комплекса систем обработки и компрессии видеоданных. На основе этого анализа автор предложил и разработал оригинальный нелинейный адаптивный метод коррекции искажений в пространстве кадра. Данный метод объединил в себе сильные стороны существующих методов шумовой коррекции, среди которых фильтрация пикселей с одновременным использованием данных из пространственной и временной областей, а также итерационность процесса обработки.

Отличительной чертой метода является высокая адаптивность, достигаемая за счет фильтрации с использованием либо трехмерного набора данных с переменным размером, либо данных из совокупности одномерных направлений переменного размера, формируемых на основе пикселей,принадлежащих пространственно-временной области последовательности изображений, Предложено устройство для реализации данного метода. Также представляет интерес предложенный автором метод формирования управляющих сигналов улучшенной точности при повышенном уровне шумов для адаптивного преобразования видеоинформационного сигнала. Эффективность этого метода, объединяющего итерационный процесс с раздельной обработкой разнополярных составляющих сигнала, сохраняется при высоком уровне внутрикадрового шума.

Тдетьв глава посвещала анализу зффективности и универсальности использования управляющих сигналов в предложенных новых методах обработки сос- тавляющих ТВ сигнала в пределах внутрикадрового пространства и устранения межкадровой избыточности на основе формирования селекции с применением управляющих сигналов. Показано, что разработанный автором метод компрессии спектра ТВ сигнала в пределах внутрикадрового пространства обеспечивает масштабируемость объема передаваемых или хранимых данных. Это дает возможность регулировать скорость видеоинформационного потока в соответствии с доступными ресурсами канала связи путем формирования управляющих сигналов и корректирующей информации.

Предложенная автором новая матрица квантования коэффициентов спектра ДКП с увеличенным количеством коэффициентов, существенно сокращает избыточность в кадровом пространстве сигналов телевидения высокой и сверхвысокой четкости . Автором также предложен метод межкадрового кодирования видеоинформационного сигнала, позволяющий добиться высокой скорости компенсации движения и уменьшить объем передаваемых данных за счет сокращения числа передаваемых сигналов векторов движения.

Четве тая глава диссертационной работы содержит результаты моделирования и проведенных экспериментов. Они показывают, что разработанные методы действительно позволяют увеличить эффективность процессов обработки и компрессии спектра ТВ изображений стандартной, высокой и сверхвысокой четкости. В заключении излагаются итоги теоретических и практических исследований соискателя. Показаны эффективность предложенных алгоритмов и существенное улучшение цифрового сжатия видеоинформационных сигналов по сравнению с существующими методами. Список лите а ы включает 91 наименование и содержит основные современные публикации по теме диссертации, использованные для корректных ссылок в тексте работы. приведены программы, описывающие предложенные алгоритмы и акты об использовании результатов диссертации при разработке систем передачи видеоинформации в 000 «Радиокомп», ЗАО «Спецвидеопроект», в учебном процессе и научно-технических работах Московского технического университета связи и информатики.

3. Научная новизна и теоретическая ценность Наиболее существенными и имеющими теоретическую ценность являются следующие новые научные результаты диссертации Попова А.В.: 1. Для ТВ изображений высокой и сверхвысокой четкости выявлена специфика корреляционных связей смежных в пространстве пикселей, которая отличается от специфики изображений стандартной четкости. Определены оптимальные размеры обрабатываемых блоков пикселей; позволяющие повысить эффективность внутрикадрового кодирования видеосигнала.

2, Предложена таблица с расширенным набором коэффициентов квантования, видеосигнала, учитывающих особенности распределения избыточной информации в форматах высокой и сверхвысокой четкости. 3. Разработан адаптивный метод трехмерной противошумовой коррекции для коррекции искажений в пределах кадрового пространства видеосигнала. 4. Предложена структурная схема устройства для реализации разработанного автором метода трехмерной противошумовой коррекции.

5. Для реализации адаптивной обработки внутрикадрового и межкадрового пространства ТВ изображений разработан метод формирования управляющих сигналов, основанный на итерационной линейной и нелинейной противошумовой обработке видеосигнала. 6. Разработан адаптивный метод внутрикадрового сжатия, обеспечивающий формирование корректирующей информации и возможность масштабирования формируемых видеоинформационных потоков. 7. Для адаптивной компрессии межкадрового пространства ТВ изображений разработан метод межкадрового сжатия, позволяющий сократить объем передаваемых данных за счет формирования малого числа векторов движения, увеличить скорость и общую производительность системы сжатия.

4. Практическая ценность Основными ценными для практики результатами работы являются: 1, Реализация эффективного формирования управляющих сигналов для обеспечения адаптивной обработки и компрессии внутрикадрового и межкадрового пространства ТВ изображений.

2, Разработанный алгоритм формирования корректирующий информации для обеспечения масштабируемости видеоинформационного потока. 3. Разработанный высокоскоростной алгоритм, формирующий малое число сигналов векторов движения и используемый в процедуре компрессии межкадрового пространства ТВ изображений с повышенной производительностью.

4. Разработанная структурная схема устройства для реализации трехмерной шумовой коррекции на основе данных пространственно-временной области ТВ изображений, 5. Разработанное программное обеспечение, реализующее предложенные методы внутрикадровой и межкадровой компрессии. Практическая значимость диссертационной работы также подтверждается внедрением ее результатов в разработки систем передачи видеоинформации в 000 «Радиокомп», ЗАО «Спецвидеопроект» и при выполнении гранта РФФИ №14-07-00793-А «Разработка методов, алгоритмов и устройства объективной комплексной и раздельной относительной оценки характеристик систем сжатия спектра сигналов изображений вещательного телевидения», 5.