Межкадровое полиадическое кодирование для уменьшения времени обработки и передачи видеоинформации в системах мобильной радиосвязи

Abstract

RU: В диссертационной работе показано, что своевременность и точность решения задач по управлению железнодорожным транспортом зависит от оперативности и достоверности обработки и передачи видеоинформации. Использование визуальных датчиков с целью организации видеоинформационного взаимодействия диспетчеров с объектами контроля и управления повышают точность принятия правильных и своевременных решений. Однако недостатком видеоинформационного обмена являются большие объемы передаваемых данных. Обоснована необходимость передачи изображений с сохранением высокого качества (без потери информации). Проведен анализ известных методов компактного представления видеоинформации без потери качества, который показал, что данные методы обеспечивают максимальную достоверность, однако соответствующие им степени сжатия недостаточны для своевременной передачи видеоданных в системах мобильной радиосвязи. В работе было доказано, что массивы длин серий имеют большое количество комбинаторной избыточности. Разработан и исследован метод сжатия видеоинформации без потери информации, учитывающий особенности организации видеоинформационного обмена в системах мобильной радиосвязи, основанный на полиадическом кодировании массивов длин серий. Данный метод позволяет осуществлять компактное представление длин серий полиадическими кодами, формировать массивы длин серий и полиадических кодов, обеспечивать упаковку последовательностей длин серий в машинные слова фиксированных размеров, учитывать динамический диапазон представления длин серий. Разработаны программно-аппаратные методы реализации сжатия изображений на основе полиадического кодирования массивов длин серий, которые позволили дополнительно, относительно известных методов, увеличить сжатие в среднем в 2,5 раза, снизить суммарное время на обработку и передачу видеоинформации в среднем на 40%. В этом случае сжатие изображений достигается за счет сокращения межкадровой избыточности при формировании массивов длин серий на основе учета структурных и комбинаторных закономерностей в полученных массивах длин серий в результате их полиадического кодирования. Предложено локально-равномерное представление кодов-номеров массивов и выведено его аналитическое выражение, которое позволяет дополнительно снизить цифровой объем сжатого представления, а также количество пакетов стандартов систем мобильной радиосвязи, необходимых для его передачи. Разработан и исследован метод восстановления изображений, который обеспечивает декодирование информационной части пакета стандартов СМР; декодирование полиадических кодов; восстановление массивов длин серий и их сопоставление цветовым координатам и позволяет получить изображение без потери информации; исключить затраты машинных операций, а также сократить количество операций на сопоставление полиадического кода и столбцов цветовых координат. Создана система аналитических правил, обеспечивающая вычисление размеров и границ кодовых комбинаций с учетом определения очередности их следования. Получены выражения для определения времени восстановления изображения в зависимости от размера изображения и от количества сравниваемых кадров. Расчеты, проведенные по этим выражений, показали, что за счет разработанных методов обеспечивается дополнительное сокращение времени обработки и передачи видеоданных. Дано сравнение характеристик разработанного и существующих методов сжатия и восстановления изображений.

EN: In thesis functioning is shown that timeliness and accuracy of deciding the tasks on rail-freight traffic control depends on velocity and validity of processing and transmissions an vide information. Use of visual gauges with the purpose of the organization of videoinformation interaction of dispatchers with objects of the control and management raise accuracy of acceptance of correct and duly decisions it is connected. The method of compression of a video information without loss of the quality, taking into account features of the organization of a videoinformation exchange in systems of the mobile radio communication, based on poliadical coding of files of lengths of series is developed. The method of recovering the expressing which provides decoding an information part of a package of standards systems of the mobile radio communication is developed; decoding poliadical codes; restoration of files of lengths of series and their comparison to color coordinates also allows to receive the image without loss of quality; To exclude expenses of machine operations, and also to reduce quantity{amount} of operations to comparison poliadical a code and color coordinates.