УДК 004.62

ПРИМЕНЕНИЕ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА ПОСТОЯННОЙ ЦВЕТОВОЙ ЯРКОСТИ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ КОДИРОВАНИЯ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ

Т.М. Сухов, С.Ю. Страхов, Л.Б. Кочин, Е.А. Беляев

Аннотация


Современные средства обработки потока видеоданных для цветового кодирования используют принцип постоянной яркости, предложенный при разработке аналоговой системы цветного телевидения NTSC. Этот принцип, как и его реализации, не свободен от недостатков: потеря информации о четкости кодируемых цветных изображений, ухудшение различимости ахроматических деталей по мере увеличения насыщенности цветов и другие. Кроме того, применение прореживания цветоразностных компонентов (4:2:2, 4:2:0, 4:1:1) в цифровых системах обработки видеоданных также искажает декодируемое видеоизображение.
Для кодирования цветовой видеоинформации существует альтернативный подход — применение принципа постоянной цветовой яркости. В работе представлен сравнительный анализ принципов постоянной яркости и постоянной цветовой яркости. Показано, что при использовании принципа постоянной цветовой яркости можно получить выигрыш более 6 дБ.
В работе предлагаются вещественная и целочисленные реализации принципа постоянной цветовой яркости. Выполнен сравнительный анализ разработанных реализаций и целочисленной реализации принципа постоянной яркости, показавший преимущество использования принципа постоянной цветовой яркости для некоторых современных процессоров.
Повышения качества декодируемых изображений в цифровых системах кодирования видеоинформации можно достичь, применив принцип постоянной цветовой яркости.

Ключевые слова


принцип постоянной яркости; принцип постоянной цветовой яркости; целочисленные преобразования цветового пространства; сравнение преобразований цветового пространства

Полный текст:

PDF

Литература


  1. Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Световые измерения в телевидении // М.: «Связь». 1973. 224 с.
  2. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники. Часть 2. Физическая оптика и колориметрия // М.: Энергоатомиздат. 1989. 432 с.
  3. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений: издание 3-е, исправленное и дополненное, пер. с англ. // М.: Техносфера. 2012. 1104 с.
  4. Кочин Л.Б. Методы и средства отображения цветовой видеоинформации // Балт. гос. техн. ун-т. СПб. 2012. 268 с.
  5. Полосин Л.Л. Представление цветов в метрическом векторном пространстве // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2013. Вып. 2. C. 54–61.
  6. Полосин Л.Л. Принцип постоянной цветовой яркости в телевидении // Телевизионная техника и связь. Спецвыпуск, посвященный 50-летию НИИТ. 1995. С. 28–37.
  7. Ричардсон Я. Видеокодирование. H.264 и MPEG-4 — стандарты нового поколения // М.: Техносфера. 2005. 368 с.
  8. Уваров Н.Е. Цифровая обработка изображений в телевизионных системах наблюдения и охраны // CCTV фокус. 2004. № 3. С. 56–61.
  9. Борейшо А.С. и др. Комплексирование в оптоэлектронных системах // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89. № 3. С. 736–741.
  10. Стремоухов М.В., Илюшин М.В., Дворядкин В.В. Кодирование изображений с малым динамическим диапазоном на основе нелинейной формирующей системы // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. 2016. № 58. С. 117–122.
  11. Сухов Т.М., Беляев Е.А. Использование принципа постоянной цветовой яркости для передачи видеоинформации // Известия вузов. Приборостроение. 2011. Т. 1. С. 55–59.
  12. Куценко С.А., Немцова С.Р., Мкртумов А.С., Цветков О.В. Теоретико-информационная характеристика качества изображений при их цифровом сжатии // Труды СПИИРАН. 2013. Вып. 8(31). С. 190–202.
  13. Зубакин И.А., Ибатуллин С.М., Фахми Ш.С. Цыцулин А.К. Измерение качества видеоинформации на выходе цифрового кодера источника и его эффективности // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2016. № 4(27). С. 33–39.
  14. Image Compression. Benchmark. The New Test Images. URL: http://imagecompression.info/test_images/ (дата обращения: 01.06.2017).
  15. RECOMMENDATION ITU-R BT.601-7. Studio encoding parameters of digital television for standard 4:3 and wide-screen 16:9 aspect ratios. URL: http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.601-7-201103-I!!PDF-E.pdf (дата обращения: 07.06.2017).
  16. Instruction tables. URL: http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf (дата обращения: 07.06.2017).
  17. Cortex-A57 Software Optimization Guide. URL: http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.uan0015b/Cortex_A57_Software_Optimization_Guide_external.pdf (дата обращения: 07.06.2017).
  18. Матвеев С.А. и др. Организация энергоинформационного обмена между устройствами управления формой трансформируемой антенны с применением волоконно-оптических технологий // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 11. С. 73–78.
  19. Бей Н.А., Зимин В.Н. Трансформируемые антенны больших размеров для геостационарных космических аппаратов. // Антенны. 2005. Вып. 10(101). C. 24–27.


Тимофей Михайлович Сухов - ассистент кафедры радиоэлектронных систем управления, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: кодирования цветовой информации, сжатие потока видеоданных, комплексирование и интегрирование данных датчиков различных частотных диапазонов.
Число научных публикаций: 25.

Адрес (E-mail): tsuhov@mail.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7(812)495-7753


Сергей Юрьевич Страхов - д-р техн. наук, доцент, декан факультета информационных и управляющих систем, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: радиофизика, лазерные системы, оптико-электронные системы.
Число научных публикаций: 79.

Адрес (E-mail): Strakhov_s@mail.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7(812)317-82-49


Леонид Борисович Кочин - к-т техн. наук, доцент, доцент кафедры радиоэлектронных систем управления, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: телевизионные системы, обработка и передача изображений, колориметрия.
Число научных публикаций: 35.

Адрес (E-mail): klen68@mail.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7(812)-4957753
Факс: +7(812)-3162409


Евгений Александрович Беляев - к-т техн. наук, постдоктор лаборатории кодирования и передачи визуальной информации, Датский технический университет.
Область научных интересов: сжатие и передача видеоинформации.
Число научных публикаций: 64.

Адрес (E-mail): e_beliaev@mail.ru
Почтовый адрес: Ørsteds Plads, building 343, room 106, Kgs. Lyngby, 2800, Denmark
Телефон: +358449179895




DOI: http://dx.doi.org/10.15622/sp.54.4