Способ передачи изображения по каналу связи


 


Владельцы патента RU 2616562:

Акционерное общество "Воронежский научно-исследовательский институт "Вега" (АО "ВНИИ "Вега") (RU)

Изобретение относится к передаче изображений при условии, когда на каналы передачи данных наложены ограничения по скорости передачи. Технический результат - улучшение соотношения качества и коэффициента сжатия. Способ передачи изображения по каналу связи, включающий на передающей стороне преобразование исходного изображения, представленного в формате BMP в данные сжатого изображения в формате FIC путем сжатия исходного изображения фрактальным методом, передачу полученных данных по каналу связи, восстановление на приемной стороне из данных сжатого изображения в формате FIC изображения в формате BMP, при этом на передающей стороне перед сжатием исходное изображение в формате BMP разделяют на два неравных по объему файла, затем каждый файл отдельно сжимают упомянутым фрактальным методом, в результате чего получают два файла сжатого изображения в формате FIC, затем производят стегановложение меньшего файла в больший, полученный файл передают по упомянутому каналу связи, а на приемной стороне производят извлечение вложенного файла, восстанавливают каждое из частей изображения в формате BMP соответственно из каждого файла и соединяют восстановленные части изображения в единое целое.

 

Предлагаемое техническое решение относится к передаче изображений при условии, когда на каналы передачи данных наложены ограничения по скорости передачи (пропускной способности).

На практике существует проблема передачи больших объемов информации, например, изображений по каналам связи, обладающим низкой пропускной способностью (см. журнал «Электросвязь», №4, 2009 г., с. 36).

Для уменьшения времени передачи изображений по современным каналам связи проблема сжатия изображений имеет особую актуальность.

Целью сжатия изображений является минимизация числа бит, требуемых для представления изображения. Существующие способы сжатия цифровых изображений могут быть поделены на две большие категории: без потерь и с потерями. Сжатие без потерь означает, что восстановленное после сжатия изображение с точностью до пикселя соответствует оригиналу. Сжатие без потерь не приводит к высоким коэффициентам сжатия (в 2-10 раз, но обычно не более 3-х раз), в то время как алгоритмы сжатия с потерями позволяют достигать компрессии до 50-ти раз без заметного ухудшения качества. Дело в том, что цифровое изображение имеет существенное количество излишней информации, которая может быть устранена практически без визуальной заметности. Существует ряд способов изменить изображение таким образом, что возникшие в результате этого искажения с точки зрения наблюдателя, для которого предназначено это изображение, будут несущественны, зато представление информации в новой форме позволит значительно увеличить компрессию по сравнению со сжатием без потерь.

Известны способы передачи изображений, использующие различные методы сжатия с потерями (см., например, Киволвиц П. Сжатие изображений по стандарту JPEG // Мир ПК. - 1992. - №4. - С. 46-51; Santa-Cruz D., Crosbois R., Ebrahimi Т. JPEG 2000 performance evalution and assessment // Signal Processing: Image Communication. - 2002. - V. 17. - №1. - P. 113-130). Общая идея, лежащая в основе этих методов, заключается в применении к изображению преобразования, концентрирующего большую часть энергии в относительно малом количестве коэффициентов. За счет более грубого квантования значительная часть коэффициентов преобразования, отвечающих за мелкие детали оригинала, обращается в ноль, что позволяет эффективно закодировать полученную битовую последовательность энтропийным кодером. За высокие степени сжатия приходиться расплачиваться ухудшением детализации и размытием контуров. Из-за этого в отраслях, где предъявляются повышенные или специфические требования к качеству изображений сжатие с потерями практически не используется, а использование сжатия без потерь не позволяет радикально сократить объем цифровых изображений. Отказ от использования сжатия с потерями приводит к увеличению затрат на хранение изображений и их передачу. Однако при условии, когда на каналы передачи данных наложены ограничения по скорости и величине битовой ошибки, использование алгоритма сжатия изображений способами группы JPEG не всегда возможно.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ, описанный в патенте США №5065444 G06T 9/00, опубл. 12.11.1991 г. Для передачи изображений в указанном способе процесс сжатия и восстановления происходит по алгоритму метода фрактального кодирования исходного изображения. Основа метода фрактального кодирования - это обнаружение самоподобных участков в изображении и установление функциональной связи между ними. Часть информации теряется потому, что вероятность того, что ранговая и доменная области будут идеально похожи, очень мала. Кроме того, чем больше будет коэффициент сжатия, тем больше будут и потери, так как коэффициент сжатия увеличивается за счет увеличения количества подобных областей, что является следствием большего допустимого различия областей. Недостатком этого способа является недостаточное для решения практических задач соотношение качества восстановленного после сжатия изображения PSNR и коэффициента сжатия К. На практике могут возникать ситуации, когда при жестко ограниченной скорости передачи информации по каналу (пропускной способности канала) может потребоваться немного большая частота передачи кадров для обеспечения требуемой величины задержки. Так как объем исходной графической информации может быть относительно большим для обеспечения передачи более полной и точной информации о наблюдаемых объектах (это зависит от характеристик камеры - разрешение, глубина цвета пикселя), то даже, несмотря на высокий коэффициент сжатия фрактального метода, объем сжатых данных может быть довольно большим. Поэтому уменьшение этого объема даже на величину, соответствующую малой доли от этого объема, может привести к значительному уменьшению объема сжатых данных не по относительному, а по абсолютному значению, что может положительно повлиять на процесс обработки информации, например, когда обрабатывается последовательность кадров с определенной частотой (при этом на передачу одного кадра выделяется ограниченное и фиксированное количество времени, а при уменьшении объема сжатых данных кадра существенно может уменьшиться время на его передачу, а следовательно, увеличится частота, что влечет за собой уменьшение времени задержки) и при этом время общей задержки передачи изображения не должно превышать заданную величину, а должно быть как можно меньше, так как устройство, работающее по некоторому алгоритму (или оператор), может ошибочно принять решение о том, что наблюдаемый объект находится в точке с некоторыми координатами в некоторый момент времени. Фрактальный способ сжатия обеспечивает следующие соотношения качества (качество в рассматриваемом случае это отношение пикового уровня сигнала к шуму - PSNR, которое прямо пропорционально отношению максимума возможного значения сигнала и мощности шума, т.е. среднеквадратической ошибки для двух изображений, одно из которых считается зашумленным приближением другого) и коэффициента сжатия (К): при PSNR=30 дБ обеспечивается К=97, при PSNR=35 дБ - К=43.

Целью предлагаемого технического решения является улучшение соотношения качества (т.е. отношения пикового уровня сигнала к шуму - PSNR) и коэффициента сжатия, а именно - увеличение коэффициента сжатия К при сохранении качества (т.е. при неизменном значении PSNR).

Поставленная цель достигается тем, что в способе передачи изображения по каналу связи, включающем на передающей стороне преобразование исходного изображения, представленного в формате BMP (Bitmap Picture - формат представления растровых изображений) в данные сжатого изображения в формате FIC (Fractal Image Compression - формат представления данных сжатого изображения) путем сжатия исходного изображения фрактальным методом, передачу полученных данных по каналу связи, восстановление на приемной стороне из данных сжатого изображения в формате FIC изображения в формате BMP, на передающей стороне перед сжатием исходное изображение в формате BMP разделяют на два неравных по объему файла, затем каждый файл отдельно сжимают упомянутым фрактальным методом, в результате чего получают два файла сжатого изображения в формате FIC, затем производят стегановложение меньшего файла в больший, полученный файл передают по упомянутому каналу связи, а на приемной стороне производят извлечение вложенного файла, восстанавливают каждое из частей изображения в формате BMP соответственно из каждого файла и соединяют восстановленные части изображения в единое целое.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На передающей стороне исходное изображение в формате BMP разделяют на две неравные части. Каждую часть изображения сжимают фрактальным методом, получая два файла сжатого изображения в формате FIC. После чего производят стегановложение меньшего файла в больший. Разделение исходного изображения на две неравные части производят в такой пропорции, чтобы при дополнительном сжатии, обеспечиваемом стегановложением, достигалось наилучшее соотношение качества (PSNR) и коэффициента сжатия (К). Коэффициент дополнительного сжатия изображения, обеспечиваемый стегановложением, равен (m+n)/m, где m - объем большей части (файла) изображения, n - объем меньшей части (файла) изображения. Соотношение между m и n определяется пределом, который называется стеганографической вместимостью.

Полученный после стегановложения файл передают по каналу связи. На приемной стороне производят извлечение вложенного (меньшего) файла. Восстанавливают каждое из частей изображения в формате BMP и соединяют восстановленные части изображения в единое целое.

Предлагаемый способ обеспечивает следующие соотношения качества и коэффициента сжатия. Например, при коэффициенте сжатия, равном 4/3 (когда исходное изображение разделяется в пропорции 3:1, то есть объем одной части 75%, а второй - 25%, и после разделения меньшая вкладывается в большую), обеспечиваются следующие соотношения: при PSNR=30 дБ коэффициент сжатия составляет К=126,1а при - PSNR=35 дБ коэффициент сжатия равен К=55,9.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом техническом решении достигнут больший коэффициент сжатия без потери качества восстановленного изображения на приемной стороне. При PSNR=30 дБ коэффициент сжатия в прототипе равен 97,0, а в предлагаемом способе - 126,1, при PSNR=35 дБ - коэффициенты сжатия равны 43 и 55,9 соответственно. Т.е. в предлагаемом способе обеспечивается большее сжатие передаваемого изображения, что позволяет при достаточно узкополосном канале связи быстрее передать больший объем информации без ухудшения качества.

Способ передачи изображения по каналу связи, включающий на передающей стороне преобразование исходного изображения, представленного в формате BMP в данные сжатого изображения в формате FIC путем сжатия исходного изображения фрактальным методом, передачу полученных данных по каналу связи, восстановление на приемной стороне из данных сжатого изображения в формате FIC изображения в формате BMP, отличающийся тем, что на передающей стороне перед сжатием исходное изображение в формате BMP разделяют на два неравных по объему файла, затем каждый файл отдельно сжимают упомянутым фрактальным методом, в результате чего получают два файла сжатого изображения в формате FIC, затем производят стегановложение меньшего файла в больший, полученный файл передают по упомянутому каналу связи, а на приемной стороне производят извлечение вложенного файла, восстанавливают каждое из частей изображения в формате BMP соответственно из каждого файла и соединяют восстановленные части изображения в единое целое.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области кодирования и декодирования изображений. Техническим результатом является повышение устойчивости кодирования и декодирования изображений.

Изобретение относится к области отображения текстовой информации. Техническим результатом является возможность отображать фрагментированную текстовую информацию, требующую продолжения.

Изобретение относится к системам, способам реализации кодирования видео. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств кодирования видео.

Изобретение относится к области декодирования видеоданных. Технический результат – эффективное декодирование видеоизображений.

Изобретение относится к области техники инкапсуляции синхронизированных мультимедийных данных, например, согласно базовому формату мультимедийных файлов, заданному посредством стандарта MPEG.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов. Технический результат заключается в повышении коэффициента компрессии цифровых статических видеоизображений при незначительном снижении качества декодированного изображения, применительно к изображениям небольших форматов при неоднородном характере внешнего освещения видеосцены, содержащей фоновый объект, проекция которого занимает значительную площадь изображения.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов, в частности к способам кодирования-декодирования цифровых видеоизображений. Техническим результатом является повышение коэффициента компрессии видеоизображений при незначительном снижении качества декодированного изображения применительно к изображениям, имеющим высокочастотный характер спектра сигнала.

Изобретение относится к технологиям арифметического кодирования/декодирования изображений. Техническим результатом является сокращение объемов обрабатываемых данных при подавлении ухудшения эффективности кодирования/декодирования.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении эффективности кодирования яркостей.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в предотвращении ухудшения субъективного качества изображения для декодированного изображения.

Изобретение относится к области кодирования/декодирования изображений для кодирования движущегося изображения с высокой степенью эффективности. Техническим результатом является повышение качества изображений. Указанный технический результат достигается тем, что модуль 11 контурного фильтра выполняет классификацию по классам локального декодированного изображения, сформированного посредством модуля 9 суммирования, на один класс для каждого блока кодирования, имеющего наибольший размер, определенный посредством модуля 2 управления кодированием, а также рассчитывает фильтр, который компенсирует искажение, наложенное для каждого локального декодированного изображения, принадлежащего каждому классу, а также выполняет процесс фильтрации для вышеуказанного локального декодированного изображения посредством использования фильтра. Модуль 13 кодирования с переменной длиной слова кодирует, в качестве параметров фильтра, фильтр, рассчитанный посредством модуля 11 контурного фильтра и используемый для локального декодированного изображения, принадлежащего каждому классу, и номер класса каждого наибольшего блока кодирования. 4 н.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к области интерфейсов конечного пользователя для взаимодействия с контентом. Техническим результатом является обеспечение пользовательского интерфейса для взаимодействия пользователей с медиаданными, предоставляющего при отображении аудио элементов мультимедиа, соответствующих общему периоду времени, ассоциированному с визуальным элементом мультимедиа, отображенным в упорядоченном отображении аудиодорожки, получать доступ к визуальным элементам мультимедиа независимо от отображения аудиоэлементов мультимедиа. Для этого осуществляют прием множества элементов мультимедиа от системы связи, включающих в себя аудиоэлементы мультимедиа и визуальные элементы мультимедиа, и обеспечение пользовательского интерфейса, включающее в себя последовательное во времени отображение аудиоэлементов мультимедиа и последовательное во времени отображение визуальных элементов мультимедиа. При этом осуществление доступа к аудиоэлементу мультимедиа включает в себя упорядочивание отображения визуальных элементов мультимедиа на основании отображения аудиоэлементов мультимедиа и времени создания упомянутого аудиоэлемента мультимедиа, а осуществление доступа к визуальным элементам мультимедиа включает в себя упорядочивание отображения визуальных элементов мультимедиа независимо от отображения аудиоэлементов мультимедиа. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области отображения информации. Технический результат – формирование интерфейса магазина на основании информации об устройстве для осуществления необходимых покупок. Способ отображения информации, отличающийся тем, что содержит этапы, на которых: принимают запрос для отображения интерфейса управления устройством; получают информацию об устройстве и формируют интерфейс магазина согласно информации об устройстве; причем интерфейс управления устройством может быть отображен так, чтобы управлять или всеми бытовыми приборами с использованием единого управляющего программного обеспечения, или каждым бытовым прибором по отдельности с использованием индивидуально установленного программного обеспечения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области телевизионного вещания, в частности к устройству предоставления информации для повышения компактности инициирующего объекта (триггера). Техническим результатом является уменьшение количества дополнительных данных, предоставляемых вместе с телевизионным вещанием, или получение дополнительных данных из другого источника. Предложен способ обработки принимающим устройством одного или более инициирующих объектов, связанных с аудио-/видео-контентом, включающий этапы: принимают посредством принимающего устройства аудио-/видео-контент и первый инициирующий объект, связанный с принимаемым аудио-/видео-контентом, принимающее устройство извлекает таблицу параметров инициирующих объектов (ТРТ), связанную с указанным аудио-/видео-контентом, из сервера ТРТ, идентифицированного в принятом первом инициирующем объекте. Таблица параметров инициирующих объектов определяет по меньшей мере одно событие, связанное с аудио-/видео-контентом, и определяет для каждого из указанного по меньшей мере одного события параметр, используемый для выполнения некоторого процесса и относящийся к соответствующему событию. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области генерирования и обработки описательных данных контента, а именно к автоматическому цифровому сбору, снабжению комментариями и маркировке динамичных видеоизображений. Техническим результатом является обеспечение сопоставления данных видеоизображения и данных о выполнении из разных наборов данных, даже если данные видеоизображения и данные о выполнении записывались независимо и без явных сведений о другом действии. Для этого принимают в системе обработки данные GPS, а в некоторых вариантах осуществления – инерциальные данные, от устройства с датчиками, носимого спортсменом во время спортивного действия. Система обработки обрабатывает данные GPS и инерциальные данные, при их наличии, чтобы идентифицировать по меньшей мере одно событие у спортсмена, и сохраняет данные, идентифицирующие событие у спортсмена, в базе данных о выполнении. Данные видеоизображения от видеокамеры сохраняются в базе данных видеоизображений, причем данные видеоизображения включают в себя информацию о местоположении, времени и направлении, ассоциированную с кадрами видеоизображения. Данные временного кода в базе данных видеоизображений синхронизируются с данными временного кода в базе данных о выполнении, и данные, идентифицирующие событие у спортсмена, используются для автоматического выбора, снабжения комментариями, маркировки или редактирования упомянутых данных видеоизображения. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх