LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові поліноміальні перетворювачі координат телевізійних зображень

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ






Сотников Платон Олегович



УДК 621.397.331





ЦИФРОВІ ПОЛІНОМІАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ КООРДИНАТ ТЕЛЕВІЗІЙНИХ ЗОБРАЖЕНЬ






05.13.13 – Обчислювальні машини, системи та мережі




АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук







Харків 2006

Дисертацією є рукопис.



Робота виконана у Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України.



Науковий керівник:


доктор технічних наук, професор Руденко Олег Григорійович, Харківський національний університет радіоелектроніки, завідувач кафедри електронних обчислювальних машин.




Офіційні опоненти:


- доктор технічних наук, професор Свищ Володимир Митрофанович, Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри технології та автоматизації виробництва;


- доктор технічних наук, професор Борисенко Олексій Андрійович, Сумський державний університет, завідувач кафедри електроніки і комп’ютерної техніки.




Провідна установа:


Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, кафедра комп’ютерних систем і мереж, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.




Захист відбудеться “ 19 ” квітня 2006 р. о 15.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.01 у Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.




З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.




Автореферат розісланий “ 17 ” березня 2006 р.




Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради С.Ф. Чалий


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Цифрова обробка телевізійних зображень безупинно набуває все більшої актуальності. Необхідність здійснення різних перетворень телевізійних зображень у реальному часі виникає при створенні систем імітації візуальних обстановок тренажерів транспортних засобів і літальних апаратів, у системах аналізу, класифікації і розпізнавання зображень, у системах машинного зору для нормалізації геометричних характеристик вхідних зображень, у системах захисту відеоінформації, у пристроях телевізійних ефектів і т.д.

Для систем перетворення телевізійних зображень реального часу висувають такі основні вимоги:

  • обробка відеоінформації зі швидкістю не менш 30 кадрів у секунду;

  • висока якість вихідного зображення, тобто відсутність різних артефактів, у тому числі пов’язаних з попередньою компресією зображення, що оброблюється;

  • якомога менший час, потрібний для попередньої підготовки ефекту та настроювання обладнання на виконання потрібного перетворення.

При професійній обробці відеоінформації існують чіткі вимоги щодо якості телевізійного зображення, сформульовані в державних і міжнародних стандартах. Наприклад, відповідно до рекомендації 601 МККР, для телебачення стандартної чіткості масив розкладання телевізійного сигналу складає 720 х 576 точок. Для досягнення реального часу виконання перетворень зображень такої високої чіткості, без утрати якості вихідного зображення, у теперішній час використовуються спеціалізовані відеопроцесори, оскільки обчислювальної потужності універсальних комп'ютерів поки недостатньо для виконання складних математичних перетворень таких великих масивів координат у реальному часі. У зв’язку з цим існує тенденція виносити як можна більше однотипних функцій на апаратну реалізацію.

У світі існує ряд ефірних пристроїв, що дозволяють робити найскладніші перетворення некомпресованого телевізійного зображення та здійснювати нелінійний відеомонтаж у реальному часі (наприклад, Accom Dveous, Pinnacle DVEXtremePlus, Charisma TEN і т.д.). Однак для більшості телекомпаній і відеостудій такі пристрої є недоступними внаслідок їхньої високої вартості. Набагато частіше зустрічаються дешевші пристрої. Однак виробники таких пристроїв, прагнучи здешевити кінцевий продукт, як правило, жертвують або загальним часом виконання перетворення (тривалі попередні обчислення), або якістю результуючого матеріалу (компресія вхідного відеоматеріалу). Серед українських розробок взагалі немає подібних пристроїв, що зумовлює особливу актуальність теми даної роботи для України.

У рамках даної дисертаційної роботи розроблений ряд апаратно-орієнтованих алгоритмів і структур відеопроцесорів, націлених на використання найпростіших технічних засобів для реалізації складних нелінійних і комбінованих аффінних перетворень некомпресованого телевізійного зображення у реальному часі. Це дозволило одержати істотний виграш у швидкодії і вартості в порівнянні з аналогічними за функціональністю закордонними пристроями перетворення телевізійних зображень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках держбюджетних і госпдоговірних тем, що виконувалися в Харківському національному університеті радіоелектроніки. Розроблені і досліджені в дисертації алгоритми використовувалися під час виконання роботи № 127-2 “Розробка математичних методів, алгоритмів і інструментальних засобів надшвидких перетворень зображень”. Розроблені алгоритми нелінійних перетворень телевізійних зображень і відповідні структури відеопроцесорів також були використані при виконанні робіт № 179-1 “Дослідження і розробка методів, структурних і архітектурних принципів, апаратних і програмних засобів швидких цифрових перетворень зображень” і № 04-33 “Розробка і виготовлення системи збору й обробки інформації про стан обертових трубчастих печей виробництва феросплавів”. У зазначених роботах автор брав участь як виконавець.

Мета і задачі дослідження. Метою даного наукового дослідження є підвищення ефективності перетворення координат телевізійних зображень у реальному часі шляхом розробки нових апаратно-орієнтованих поліноміальних методів і відповідних апаратних структур відеопроцесорів.

Основні задачі наукового дослідження:

  • дослідження існуючих алгоритмів трансформації телевізійних зображень, аналіз їхніх недоліків і обмежень;

  • розробка швидких апаратно-орієнтованих алгоритмів різних геометричних перетворень телевізійних зображень, що задовольняють критеріям точності і швидкодії;

  • моделювання на ЕОМ розроблених алгоритмів, дослідження отриманих результатів;

  • дослідження питань точності подання вхідних даних і результатів для конкретних прикладних задач;

  • розробка структур відеопроцесорів, що реалізують розроблені алгоритми в реальному часі.

Об’єкт дослідження – цифрові перетворювачі координат телевізійних зображень реального часу.

Предмет дослідження – методи, алгоритми і структури відеопроцесорів поліноміальних перетворень телевізійних зображень реального часу.

Методи дослідження. У роботі