Отзыв оппонента 2 (Методы и устройство формирования сигналов в цифровых видеоинформационных системах)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНКНТА на диссертацию «Методы и устройство формирования сигналов в цифровых видеоинформационных системах», представленную Поповым Андреем Владимпровнчем на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.04 «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» Диссертация Попова А.В. посвящена разработке новых адаптивных методов, алгоритмов, позволяющих эффективно формировать, обрабатывать и кодировать видеоинформационные сигналы изображений со стандартной, высокой и сверхвысокой четкостью. За счет снижения объема вычислений, новые предложенные адаптивные методы позволяют сократить, в сравнении с известными методами, необходимое количество временных и аппаратных ресурсов, используемых для реализации операций в цифровых видеоинформационных системах.

В настоящий момент существующие методы кодирования и стандарты не всегда обеспечивают эффективное кодирование сигналов ТВ изображений с качеством, соответствующим формату высокой четкости, особенно, для кодирования изображений, Р~~~ Р Р "* ~ " Э л" ж~ййй исследования и разработки новых цифровых методов и устройств, отличающихся не только эффективным и качественным, но и быстрым по времени кодированием видеоинформационных сигналов высокой и сверхвысокой четкости, при заметном снижении объема необходимых вычислений. Ддщр араб~ ж — рр рб*ю н * ыы ~д, р устройств, позволяющих эффективно формировать, обрабатывать и кодировать видеоинформационные сигналы изображений со стандартной, высокой и сверхвысокой четкостью; -разработка методов внутрикадрового сжатия сигналов изображений, методов межкадрового сжатия спектра сигналов изображений, методов шумовой коррекции; -минимизация необходимого числа сигналов векторов движения для восстановления кадра и соответственно увеличения производительности при выполнении процесса кодирования; - сокращение необходимого количества временных и аппаратных ресурсов по сравнению с используемыми на аналогичные операции существующими методами„за счет алгоритмов, обеспечивающих снижение объема вычислений; - модернизация существующих методов обработки видеоинформационных сигналов с привлечением разработанных методов эффективного формирования видеоинформационных сигналов.

Для достижения поставленной цели в данной диссертационной работе проведен детальный анализ принципа работы и производительности используемых в настоящее время алгоритмов устранения внутрикадровой и межкадровой избыточностей применительно к обработке видеоинформационных сигналов высокой четкости в режиме реального времени, выявлена специфика корреляционных связей смежных в пространстве пикселей, проведена корректировка параметров блоков пикселей, обеспечивающих увеличение эффективности устранения внутрикадровой избыточности в пространственном спектре изображения без существенной потери качества в последнем.

Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений, Она представлена на 203 страницах включает 89 рисунков и 9 таблиц. В списке использованных литературных источников 91 наименование. В л»»»»»» б ~»~ юа, »ю р» * » методы достижения поставленных целей; определены новизна, практическая значимость результатов работы и положения, выносимые на защиту. Результаты работы докладывались на конференциях, опубликованы в 5 научных журналах, в том числе три статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

В конце раздела дается информация о реализации результатов работы. П»»»»»»»»»» у» ~р ~ю»» ~ды рл~»ы~ню психофизиологической и статистической избыточности в пространственном (внутрикадровом) и межкадровом направлениях, реализуемых с учетом особенностей пространственно-временных характеристик зрительной системь| человека. Проводился сравнительный анализ энтропийных методов сжатия и методов кодирования с потерями, Особое внимание уделено двумерному дискретно-косинусному преобразованию и его сравнению с дискретным вейвлет преобразованием .

Исследования проводились с целью нахождения путей улучшения алгоритмов сжатия при сохранении основного требования- минимизации количества вычислительных ресурсов при реализации программного кода. Проведенный анализ позволил автору сделать заключение о некотором преимуществе кодеров видеоинформационного сигнала на основе ДКП, Они работают практически на любых аппаратных платформах. В своем преобразовании ДКП оперирует блоками, на которые можно поделить изображение, что очень хорошо согласуется при использовании в совместной работе с алгоритмами пространственного и временного устранения избыточности. Кроме этого квантованные ДКП коэффициенты очень хорошо подвергаются энтропийному сжатию, а существующие на данный момент инте рполяц ионные фильтры достаточно хорошо устраняют искажения, вызванные квантованием ДКП коэффициентов. Во вто ой главе автором проведены классификация и сравнительный анализ наиболее успешных современных методов |пумовой коррекции, реализация которых требуют значительного количества вычислительных и временных ресурсов.

Оценка показала, что качественную фильтрацию такие методы способны реализовать только при наличии определенных, зачастую, жестко заданных условий, что делает применение каждого из современных методов шумоподавления узкоспециализированным, и большинство из них не обеспечивают эффективную обработку видеосигналов в режиме реального времени. Автором предлагается оригинальная модель трехмерной фильтрации. которая позволяет точнее отфильтровать составляющие шума даже в случае наличия искажения всех пикселей в относительно большой по размеру области изображения - так называемый шум в виде цветных пятен. Разработанный метод обработки видеоинформационного сигнала в трехмерном направлении, за счет наличия избыточности создаваемой кадрами во временном направлении, позволяет детектировать и подавлять шумы различной природы без высокой вычислительной нагрузки. Автор формирует принцип работы такой модели, но при этом делает спорное утверждение что «разработано устройство» В этой же главе представляется интересная методика формирования сигналов управления для адаптивного преобразования видеоинформационного сигнала.

Для получения сигналов управления вычисляется сигнал наличия внутрикадрового или межкадрового изменения (сигнал наличия изменений), который в дальнейшем проходит процедуру раздельной обработки положительных и отрицательных составляющих этого сигнала, что позволяет избежать увеличения средней составляющей шума примерно в 12 раз. Степень точности формируемых сигналов управления напрямую влияет на значение степени сжатия видеоинформационного сигнала и качество его восстановления на приемной стороне.

Такой подход позволяет адаптивно подстраиваться к структуре сигнала и, тем самым, получить результат при высоком уровне шумов. В т етьей главе методика поэтапной итерационной пороговой обработки пространства кадра, описанная в главе 2, применяется к известным и успешным кодекам Н.264 и Н.2б5. Благодаря модернизации предложенными методами уже существующих алгоритмов сжатия видеоинформационного сигнала обеспечена высокая степень совместимости между старыми и новыми методами сжатия.

Внутрикадровая обработка для этих кодеков дополняется этапами итерапионной пороговой обработки пространства кадра с формированием управляющих сигналов (УС) и генерацией корректирующей информации (КИ) на основе УС. В этой же главе экспериментальным путем определены и сформированы матрицы коэффициентов квантования дзя кодирования блоков обработки в пространственной области кадра формата высокой четкости и блоков корректирующей информации. Для разработанных методов внутрикадрового и межкадрового кодирования приведены блоксхемы их алгоритмов. В конце главы обсуждается универсальность применения управляющих сигналов в кодировании видеоинформационного потока Четве таи глава посвящена обсуждению информации, полученной в результате реализации разработанных методов при различных вариантах исходных данных и требований к скорости, степени сжатия и качеству декодируемых изображений тестовых кадров.

Выполнены сравнительные тесты с методами, используемыми в современных стандартах сжатия видеоинформаци они ого сигнала. На основании результатов исследования, проведенной в данной главе, автором дается обоснование увеличения эффективности и скорости работы разработанных методов, в сравнении с методами кодирования видеоинформационного сигнала, используемыми в настоящее время. В заключении перечислены основные выводы по работе.

Работа в целом производит хорошее впечатление, в первую очередь широким кругом поставленных задач, новизной предлагаемых методик, серьезным обсуждением полученных результатов. Принципиальных замечаний работа не вызывает, в то же время следует отметить некоторые недостатки: - вводная часть рецензируемой работы, на мой взгляд, несколько затянута (порядка 108 страниц); - автор, представляя свои результаты, не всегда нх оттеняет, рассматривает их совместно с работами„отраженными в литературе, перескакивая в изложении с прошедшего времени на настоящее и обратно. При этом собственные результаты очень часто теряются среди другой информации; - имеются претензии к оформлению работы.

Так, в автореферате четвертая глава потерялась в тексте; представляется неоправданным включение в Основные результаты работы (Автореферат), пункта- «Рассмотрены особенности работы зрительной системы человека, на основе которых производится выявление психофизиологической избыточности», -кроме того первый пункт «Оценка новизны» — «Проведен теоретический анализ принципа работы и производительности используемых в настоящее время алгоритмов устранения внутрикадровой и межкадровой избыточностей применительно к обработке видеоинформационных сигналов высокой четкости...» новизне не соответствует - этот пункт, скорее, нужно отнести к «Практической ценности» - имеются неодинаковые формулировки в текстах диссертации и автореферата: В Заключении п.4, в «Практической ценности» автореферата дается формулировка- «Разработана структурная схема устройства трехмерной шумовой коррекции....», В тексте диссертации речь идет об устройстве, а на странице 114 о «схеме практической реализации устройства трехмерной фильтрации».

Хотя рисунки и текст в диссертации не соответствуют ни одному из этих определений. Хотелось бы, от автора услышать пояснения по этому поводу. Желательно также раскрыть более подробно сам принцип трехмерной противошумовой фильтрации. Отмеченные недостатки не умаляют значимость работы Брюхо вецкий Александр Павлович Заведующий исследовательской лабораторией НПЦ «КБ РПС» МЭИ (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") к.ф.- м.н.„с.н.с Научно — производственный центр «КБ радиотехнических приборов и систем» МЭИ, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Место работы Автором проведен анализ современных методов сжатия сигналов изображений в пределах пространственного и временного направлений на основе дискретно-косинусного преобразования и вейвлет функций, Проведены исследования, с оценкой эффективности и скорости работы, методов энтропийного сжатия видеоинформационных сигналов.