|
DOI: 10.14489/vkit.2019.06.pp.010-015
Калистратов Д. С.
МЕТОД КОМПРЕССИИ ЦИФРОВЫХ СТАТИЧЕСКИХ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
(с. 10-15)
Аннотация. Рассмотрены проблемы и особенности компрессии широкоформатных статических видеоизображений на основе вейвлет-преобразования Хаара. Предложен метод компрессии цифровых изображений с возможностью плавного регулирования процесса сжатия по принципу объем кода – качество декодируемого изображения. Указанная цель достигнута преимущественно методами оптимизации. Решена задача разработки метода как задача классического вариационного исчисления. Приведены результаты математического моделирования, подтверждающие эффективность метода. Даны краткие рекомендации относительно применения метода в конкретных технических системах обработки цифровых изображений.
Ключевые слова: цифровое видеоизображение; компрессия; оптимизация; функционал; весовые коэффициенты; ограничения; уравнения Эйлера; экстремум; система дифференциальных уравнений.
Kalistratov D. S.
METHOD OF COMPRESSION OF DIGITAL STATIC VIDEO IMAGES
(pp. 10-15)
Abstract. This article discusses the problems and features of the compression of widescreen static video based on the Haar wavelet transform. A method for compressing digital images is proposed with the possibility of smoothly regulating the compression process based on principle: code volume – image quality. The mathematical model of the method is constructed as a solution to the task of the calculus of variations, first in continuous form and then in discrete form in order to enable the software implementation of the method. The principle of the method is to add line by line another signal to the low-frequency component of wavelet transform in encoder. This signal smoothes the first derivative of the wavelet transformation (which increases the compression ratio) but is filtered out on the decoding side (so as not to affect the quality of the decoded image). Accordingly, the mathematical model of the method has a functional with two terms (characterizing the goals of increasing the compression ratio and preserving the quality of the decoded image). To have such method is especially important when for technical video system it is necessary to change the “preference” several times in favor of the compression ratio or image quality. Examples of such systems: a system for the panoramic analysis of motor transport flows of megacities, as well as video monitoring systems of forest fires.
Keywords: Digital video image; Compression; Optimization; Functional; Weight coefficients; Constraints; Euler equations; Extremum; System of differential equations.
Д. С. Калистратов (Тульский государственный университет, Тула, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
D. S. Kalistratov (Tula State University, Tula, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Ричардсон Я. Видеокодирование. Н.264 и МРЕG-4 – стандарты нового поколения / пер. с англ. В. В. Чепыжова. М.: Техносфера, 2005. 368 с.
2. Ванько В. И., Ермошина О. В., Кувыркин Г. Н. Вариационное исчисление и оптимальное управление: учеб. для вузов / под ред. B. C. Зарубина, А. П. Крищенко. 4-е изд., испр. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. 488 с. (Математика в техническом университете; вып. 15)
3. Калистратов Д. С., Минаков Е. И., Бархоткин В. А. Видеокодирование. Оптимизация методов компрессии статических видеоизображений. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 104 с.
4. Пат. 2616176 Российская Федерация. МПК H03M 7/00 (2006.01); H04N 19/63 (2014.01); H04N 19/82 (2014.01); H04N 19/96 (2014.01). Способ кодирования – декодирования цифровых видеоизображений / Калистратов Д. С., Минаков Е. И.; заявитель и патентообладатель Тульский гос. ун-т. № 2016111518; заявл. 28.03.2016; опубл. 12.04.2017, Бюл. № 11. 17 с.
5. Статистический анализ и компрессия цифровых аэровидеоизображений транспортных потоков / Д. С. Калистратов и др. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 121 с.
6. Methods of Artificial Intelligence in the Tasks of Information and Measuring Analysis and Digital Processing of Quasistationary Aerovideoimages / V. A. Barhotkin et al. // Intern. Conf. on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE’2016). September 22–23, 2016, Saratov, Russia. 2017. V. 2. P. 305 – 311. doi: 10.1109/APEDE.2016.7879017
7. Methods of Digital Filtering in the Tasks of Information and Measuring Analysis and Compression of Panoramic Videoimages of Road Traffic / V. A. Barhotkin et al. // Intern. Conf. on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE’2016). September 22–23, 2016, Saratov, Russia. 2017. V. 2. P. 311 – 316. doi: 10.1109/APEDE.2016.7879018
8. Бархоткин В. А., Минаков Е. И., Калистратов Д. С. Модель электронно-измерительной системы видеомониторинга состояния транспортных потоков на основе компрессии и передачи панорамных аэровидеоизображений // Наноиндустрия. 2016. № S (74). С. 189 – 193.
9. Калистратов Д. С., Минаков Е. И., Мирчук С. Г. Методы идентификации и измерения пространственных координат очагов возгорания лесных массивов по цифровым изображениям. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 116 с.
10. Минаков Е. И., Калистратов Д. С., Мирчук С. Г. Метод идентификации проекций очагов возгорания лесных массивов по цифровым видеоизображениям // Цифровая обработка сигналов. 2017. № 4. С. 30 – 33.
11. Минаков Е. И., Калистратов Д. С. Метод геометрической стабилизации квазистационарных аэровидеоизображений в информационно-измерительных системах видеомониторинга // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 4. С. 46 – 49. doi: 10.14489/vkit.2016.04.pp.046-049
12. Минаков Е. И., Калистратов Д. С. Методы геометрической реконструкции пространственной стереовидеоповерхности // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 11. С. 25 – 27. doi: 10.14489/vkit.2014.11.pp.025-027
1. Richardson Ya. (2005). Video encoding. H.264 and MREG-4 - new generation standards. Moscow: Tekhnosfera. [in Russian language]
2. Zarubin B. C. (Ed.), Krishchenko A. P., Van'ko V. I., Еrmoshina O. V., Kuvyrkin G. N. (2018). Calculus of variations and optimal control: a textbook for universities. 4th ed. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
3. Kalistratov D. S., Minakov Е. I., Barhotkin V. A. (2016). Video encoding. Optimization of static video compression methods. Tula: Izdatel'stvo TulGU. [in Russian language]
4. Kalistratov D. S., Minakov Е. I. (2017). IPC H03M 7/00 (2006.01); H04N 19/63 (2014.01); H04N 19/82 (2014.01); H04N 19/96 (2014.01). Encoding method - decoding digital video images. Ru Patent No. 2616176. Russian Federation. [in Russian language]
5. Kalistratov D. S. et al. (2016). Statistical analysis and compression of digital aerial video images of traffic flows. Tula: Izdatel'stvo TulGU. [in Russian language]
6. Barhotkin V. A. et al. (2017). Methods of Artificial Intelligence in the Tasks of Information and Measuring Analysis and Digital Processing of Quasistationary Aerovideoimages, Vol. 2, pp. 305-311. International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE’2016). Saratov. doi: 10.1109/APEDE.2016.7879017
7. Barhotkin V. A. et al. (2017). Methods of Digital Filtering in the Tasks of Information and Measuring Analysis and Compression of Panoramic Videoimages of Road Traffic, Vol. 2, pp. 311-316. International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE’2016). Saratov. doi: 10.1109/APEDE.2016.7879018
8. Barhotkin V. A., Minakov Е. I., Kalistratov D. S. (2016). Model of electronic-measuring system of video monitoring of the state of transport streams based on compression and transmission of panoramic aerovideo images. Nanoindustriya, 74(S), pp. 189-193. [in Russian language]
9. Kalistratov D. S., Minakov Е. I., Mirchuk S. G. (2018). Methods of identification and measurement of spatial coordinates of forest outbreaks using digital images. Tula: Izdatel'stvo TulGU. [in Russian language]
10. Minakov Е. I., Kalistratov D. S., Mirchuk S. G. (2017). Method of identifying projections of forest fire outbreaks using digital video images. Tsifrovaya obrabotka signalov, (4), pp. 30-33. [in Russian language]
11. Minakov Е. I., Kalistratov D. S. (2016). The method of geometric stabilization of quasistationary aerovideo images in information monitoring video monitoring systems. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (4), pp. 46-49. [in Russian language] doi: 10.14489/vkit.2016.04.pp.046-049
12. Minakov Е. I., Kalistratov D. S. (2014). Methods of geometric reconstruction of spatial stereovideo surface. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (11), pp. 25-27. [in Russian language] doi: 10.14489/vkit.2014.11.pp.025-027
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2019.06.pp.010-015
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2019.06.pp.010-015
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»