LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

засновані на аффінних перетвореннях. Для реалізації більшості трансформацій було запропоновано спеціальні поліноми, які в результаті розкладання являють собою комбінацію аффінних перетворень. Такі поліноми було названо “аффінними”. Для моделювання розроблених алгоритмів було створено програмну модель. Усі запропоновані в роботі алгоритми реалізовані відповідними апаратними структурами. Результати досліджень були використані у генераторі логотипів і титрів та в інфрачервоній телевізійній системі вимірювання температурних полів трубчастих печей, що обертаються.

Ключові слова: апаратно-орієнтований, система перетворення зображень, відеопроцесор, реальний час, нелінійна проекція, аффінне перетворення, перспективне перетворення.


АННОТАЦИЯ


Сотников Платон Олегович. Цифровые полиномиальные преобразователи координат телевизионных изображений. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.13 – вычислительные машины, системы и сети. – Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2005.

Диссертация посвящена вопросам разработки видеопроцессоров, осуществляющих геометрические преобразования телевизионных изображений. В работе предлагается ряд методов, аппаратно-ориентированных алгоритм и структур видеопроцессоров, позволяющих выполнять различные нелинейные и комбинированные аффинные преобразования телевизионных изображений в реальном времени. В ходе работы исследованы существующие в настоящее время устройства преобразования изображений, определены их основные возможности и недостатки. Главной особенностью данной работы является то, что все преобразования выполняются без компрессии и декомпрессии обрабатываемого изображения. При этом максимальная размерность обрабатываемого массива координат может в несколько раз превышать требования, соответствующие стандарту телевидения высокой четкости. Кроме того, отсутствует необходимость выполнения каких-либо предварительных вычислений. Все преобразования производятся в реальном времени по точным аналитическим зависимостям. Работу отличает также то, что предложенные алгоритмы реализованы простейшими аппаратными структурами, что позволяет существенно снизить стоимость конечного продукта по сравнению с аналогами.

В работе проанализированы основные математические методы и алгоритмы, используемые при выполнении геометрических преобразований изображений. Детально рассмотрен математический аппарат, обеспечивающий реализацию аффинных и перспективных преобразований телевизионных изображений.

Предложены аппаратно-ориентированные алгоритмы, позволяющие получать в реальном времени проекции одного или нескольких телевизионных изображений на поверхности некоторых многогранников. В частности, рассмотрен алгоритм, реализующий проекцию телевизионного изображения на поверхность вращающегося куба.

Разработаны методы и алгоритмы, ориентированные на проектирование аппаратно-программных средств, осуществляющих нелинейные преобразования телевизионных изображений в реальном времени. Разработаны алгоритмы, реализующие проекции телевизионных изображений на поверхность цилиндра, перспективные преобразования телевизионных изображений, а также алгоритмы, осуществляющие проекции телевизионных изображений на поверхность шара и конуса. Предложенные методы основаны на вычислении определенного вида “аффинных” полиномов. Общий вид “аффинного” полинома представляет собой аффинное преобразование. Каждый его коэффициент может быть либо очередным полиномом, также представляющим собой аффинное преобразование, либо константой.

В работе предложена программная модель аффинного видеопроцессора, позволяющая выполнять графическое моделирование различных нелинейных преобразований изображений с использованием “аффинного” полинома.

Все предложенные методы и алгоритмы реализованы аппаратными структурами, выполняющими вычисления соответствующих “аффинных” полиномов. Разработанные структуры основаны на структуре аффинного видеопроцессора, который осуществляет вычисления аффинных преобразований.

В целях оптимизации аппаратных структур были разработаны методы, позволяющие определить минимальную разрядность вычислителя, необходимую для получения требуемой точности отображения графических данных. Для этого были обозначены источники погрешностей предложенных алгоритмов и разработаны методы расчета точности представления коэффициентов “аффинного” полинома для заданной точности отображения графических данных.

Результаты исследований были использованы в генераторе логотипов и титров и в инфракрасной телевизионной системе измерения температурных полей вращающихся трубчатых печей.

Ключевые слова: аппаратно-ориентированный, система преобразования изображений, видеопроцессор, реальное время, нелинейная проекция, аффинное преобразование, перспективное преобразование.


ABSTRACT


Sotnikov Platon Olegovich. Digital polynomial transformers of television image coordinates. – Manuscript.

Thesis for a candidate degree of technical sciences on specialty 05.13.13 – computers, systems and networks. – Kharkov national university of radioelectronics, Kharkov, 2005.

The thesis is devoted to questions of development of the video processors which execute geometrical transformations of television images in real time. Methods and hardware-focused algorithms, allowing to execute perspective transformations of images and to get projections of images to various 2-nd order surfaces (surfaces of cylinder, sphere and a cone) were proposed in this work. Also the methods allowing to realize projections of images to surfaces of some polyhedrons have been developed. The methods stated in this work are based on affine transformations. For realization of the majority of transformations were proposed special polynomials, which as a result of decomposition represent a combination of affine transformations. All suggested in work algorithms are realized by corresponding hardware structures. Results of researches have been used in the generator of logotypes and captions and in infra-red television system of measurement of temperature fields of rotating tubular furnaces.

Key words: hardware-focused, image transformation system, video processor, real time, nonlinear projection, affine transformation, perspective transformation.



































Підп. до друку 16.03.06

Умов. друк. арк. 1,2

Зам. №


Формат 60х84 1/16

Ціна договірна.

Спосіб друку – ризографія

Тираж 100 прим.

ХНУРЕ, 61166, Харків, просп. Леніна, 14.


Віддруковано в навчально-науковому

видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ

Харків, просп. Леніна, 14.