Библиотека ДИССЕРТАЦИЙ

Главная страница Каталог

Новые диссертации Авторефераты
Книги
Статьи
О сайте
Авторские права
О защите
Для авторов
Бюллетень ВАК
Аспирантам
Новости
Поиск
Конференции
Полезные ссылки Перевод текста

Введите слово для поиска

Семенюк Владимир Витальевич. Вероятностные методы экономного кодирования видеоинформации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

Специальность: 05.13.13 — Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор В.Н. Васильев

Санкт-Петербург 2004

Содержание

Введение

1. Вероятностный подход в теории экономного кодирования
1.1. Информационное описание
1.2. Вероятностный подход
1.2.1. Энтропия
1.2.2. Дешифруемые коды
1.2.3. Оптимальная длина кода

1.3. Методы генерации кода
1.3.1. Префиксное кодирование
1.3.2. Алгоритм Шеннона
1.3.3. Алгоритм Хаффмана
1.3.4. Статические системы префиксных кодов
1.3.5. Арифметическое кодирование

1.4. Контекстно-зависимое моделирование
1.4.1. Проблема идентификации состояний
1.4.2. Контекстно-зависимые модели
1.4.3. Метод вложенных разбиений

1.5. Получение вероятностных оценок на основе статистического анализа информационной выборки
1.5.1. Метод получения неадаптивных оценок
1.5.2. Метод получения адаптивных оценок с использованием скользящего окна
1.5.3. Метод получения адаптивных оценок с периодическим масштабированием значений счетчиков частот появления символов
1.5.4. Метод получения адаптивных оценок с множителем

1.6. Основные результаты и выводы

2. Применение вероятностных методов для повышения эффективности экономного кодирования видеоинформации
2.1. Кодирование видеоинформации без искажений
2.1.1. Контекстно-зависимые методы
2.1.2. Методы с предсказаниями
2.1.3. Методы прогрессивного кодирования

2.2. Кодирование видеоинформации с искажениями
2.2.1. Квантование
2.2.2. Экономное кодирование видеоизображений на основе дискретного косинусного преобразования
2.2.3. Экономное кодирование видеоизображений на основе дискретного вейвлет-преобразования
2.3. Основные результаты и выводы

Заключение
Литература

Введение

На сегодняшний день актуальна проблема хранения и передачи информации в цифровом виде. Для получения компактных информационных представлений применяются технологии экономного кодирования. Использование этих технологий позволяет существенно снизить требования, предъявляемые к объему информационных носителей, а также ощутимо увеличивает скорость передачи информации по каналам связи.

Передача информации является основной областью применения экономного кодирования. На данный момент первоочередная задача -организация эффективного телевизионного и мультимедийного вещания. Как известно, видеоинформация представляет собой наиболее объемный тип информации. С учетом ограниченной пропускной способности цифровых каналов, чтобы гарантировать высокое качество передачи изображений, необходимо обеспечить их достаточно эффективное представление (качество передачи напрямую зависит от объема информации, передаваемого в единицу времени). Как следствие, на протяжении уже более 15 лет значительные усилия направляются на разработку технологий эффективного представления изображений. Этой проблеме посвящена и данная диссертационная работа.

Основная цель работы - анализ существующих технологий получения компактных представлений видеоинформации с точки зрения способа организации кодирования1 и поиск возможных путей повышения их эффективности.

Выбор направления исследования основан на результатах сравнительного анализа существующих алгоритмов экономного кодирования. Алгоритм экономного кодирования представляет собой определенный способ генерации экономного кода на основе приближенной модели порождения кодируемой информации. С целью снижения вычислительной сложности на практике долгое время применялись упрощенные методы.

Задачи исследования. В рамках диссертационного исследования решались следующие задачи:
1. Подробный анализ существующих методов контекстно-зависимого вероятностного кодирования.
2. Повышение эффективности широко распространенных стандарт ных схем кодирования JPEG и MPEG за счет использования контекстно-зависимых вероятностных методов.
3. Разработка эффективного алгоритма получения компактных представлений изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования с применением методов контекстно-зависимого вероятностного кодирования.

При решении указанных задач были выделены и отдельно рассмотрены две подзадачи:
1. Создание строгого формального описания контекстно-зависимых вероятностных моделей.
2. Разработка эффективного метода получения адаптивных вероятностных оценок для случая двоичной информационной выборки.

На защиту выносятся следующие результаты:
1. Формулировка и доказательство неравенства Макмиллана для случая неразделимых кодов. Вычисление величины оптимального вклада символа в результирующую длину кода.
2. Алгебраическое доказательство оптимальности алгоритма Хаффмана для системы представления информации с произвольным основанием.
3.Формализация контекстно-зависимых вероятностных моделей.
4. Обобщение метода PPM (Prediction by Partial String Matching) - метод вложенных разбиений.
5. Метод получения адаптивной вероятностной оценки на основе статистики появления символов.
6. Алгоритм экономного кодирования коэффициентов дискретного косинусного преобразования.
7. Алгоритм экономного кодирования изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования.

Научная новизна работы:
1. Произведено обобщение неравенства Макмиллана на случай вкладов символов в результирующую длину кода сообщения для случая неразделимого кодирования. Вычислена оптимальная длина вклада.
2. Предложено ранее не фигурировавшее в литературе строгое алгебраическое доказательство оптимальности алгоритма Хаффмана для системы представления информации с произвольным основанием.
3. Предложена строгая формализация контекстно-зависимых моделей.
4. Проведено обобщение метода РРМ
5. Предложен новый метод получения адаптивных вероятностных оценок.
6. Разработан новый высокоэффективный алгоритм экономного кодирования коэффициентов дискретного косинусного преобразования.
7. Разработан новый высокоэффективный алгоритм экономного кодирования изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования.

Структура диссертационной работы выглядит следующим образом. Работа состоит из введения, основной части и заключения. Основная часть включает в себя 2 главы.

В главе 1 рассматриваются общие вопросы, посвященные различным аспектам теории экономного кодирования в рамках выбранной темы исследования.

В разделах 1.1 и 1.2 дается теоретическое введение в проблему, определяются некоторые фундаментальные понятия вероятностной теории информации и теории кодирования, приводятся теоретические факты, наиболее важные для дальнейшего изложения. В частности, впервые четко формулируются и доказываются некоторые результаты, касающиеся неразделимых кодов (раздел 1.2.3).

Раздел 1.3 содержит описание методов генерации кода. Анализируется эффективность этих методов применительно к различным задачам. Приводится ранее не встречавшееся в литературе строгое алгебраическое доказательство оптимальности систем префиксных кодов с произвольным основанием, полученных с использованием алгоритма Хаффмана (раздел 1.3.3).

Раздел 1.4 посвящен проблеме контекстно-зависимого вероятностного моделирования. Предлагается новая формализация контекстно-зависимых вероятностных моделей. На ее основе производится обобщение широко известного метода РРМ - метод вложенных разбиений (раздел 1.4.3).

В разделе 1.5 рассматриваются методы получения вероятностных оценок путем статистического анализа информационной выборки. Предлагается новый метод получения адаптивной оценки, являющийся обобщением наиболее часто используемого на практике метода получения оценки с периодическим масштабированием счетчиков появления символов (раздел 1.5.4).

Раздел 1.6 содержит основные результаты и выводы по первой главе.

Глава 2 целиком посвящена методам экономного кодирования видеоинформации.

В разделе 2.1 рассматриваются методы кодирования видеоинформации без искажений. Дается обзор контекстно-зависимых методов (раздел 2.1.1), методов с предсказаниями (раздел 2.1.2) и методов прогрессивного кодирования (раздел 2.1.3).

В разделе 2.2 приводится описание методов кодирования видеоинформации с искажениями. В общих чертах исследуется проблема квантования (раздел 2.2.1). Подробно рассматриваются методы кодирования, основанные на применении спектральных преобразований (разделы 2.2.2 и 2.2.3). Предлагается новый высокоэффективный алгоритм кодирования коэффициентов дискретного косинусного преобразования (раздел 2.2.2) и оригинальная схема экономного кодирования изображений на основе дискретного вейвлет-преобразования (раздел 2.2.3).

Раздел 2.3 содержит основные результаты и выводы по второй главе.

Объем основной части диссертационной работы - 80 страниц. Работа содержит 4 иллюстрации и 3 таблицы. Список литературы включает 68 библиографических источников.

Запрос на диссертацию "Вероятностные методы экономного кодирования видеоинформации" присылайте на адрес kulseg@mail.ru

Биология
Ветеринария
Геология
Искусствоведение
История
Культурология
Медицина
Педагогика
Политика
Психология
Сельхоз
Социология
Техника
Физ-мат
Филология
Философия
Химия
Экономика
Юриспруденция

Подписаться на новости библиотеки

Пишите нам
X