Харченко Р. В.

Черкаький державний технологічний університет, Україна

Впровадження методів в інформаційні та вимірювальні відеопроцесорні пристрої

Зовнішній світ зазвичай відображається візуально. Таке відображення здійснюється в дво- чи тривимірному просторі і часі; тривимірний простір можна зобразити за допомогою системи трьох координатних осей: абсциси, ординати та апплікати. Зоровий аналізатор людини має надзвичайно високу вибірковість при аналізі візуальної інформації, чого позбавлені технічні системи, які через це фіксувати, обробляти та передавати величезні інформаційні масиви.

Традиційні відеокамери є такими, що забезпечують найперше високу якість зображення та зручність при користуванні. Методи ж компресії статичних та динамічних зображень (JPEG,MPEG, тощо) найперше підтримують системи реєстрації та передачі інформації , при цьому вони є трудомісткими у використанні та потребують багато потужної допоміжної апаратури. Дуже важливим є те, що такі системи є зовсім неприйнятними у відео системах реального часу, котрі потребують обробки зображень й послідовностей, маючи на меті виділення певних ознак із зображення, контролю параметрів об’єктів і процесів, виявлення відхилень, тощо.

В цій роботі зроблено спробу пошуку методів цифрового представлення зображень, які б забезпечували мінімалізацію надлишковості представлення зображень та спрощували їхню обробку в системах реального часу з обробкою візуальної інформації. Методологія цих нововведень та розробок базується на розробленій в Інституті кібернетики ім. В.М.Глушкова НАН України динамічній теорії інформації, що дозволяє виокремити корисну (динамічну) інформацію із надходжуваних сигналів ітераційних процесів, зображень та полів. Динамічна теорія інформації дає змогу також розробляти нові методи цифрового представлення неперервних сигналів у системах реального часу.

Зазвичай для визначення об’єму інформації у відеопослідовності використовується потенційна оцінка на основі амплітудно-просторової, часової та кольорової розподільностей:

Св.п. =

де , - поля зображення; , , , - дискретність представлення відповідних координат зображення; ,G , – кольорові складові зображення.

Резервом скорочення надлишковості цифрового представлення зображень і відеопослідовностей може бути зміна параметрів , , , , , , , , . Така зміна вищезгаданих параметрів може бути досягнута завдяки врахуванню деяких особливостей відеопослідовностей та відеозображень, а також режимів їхнього використання, що дають можливість створювати нові методи їх цифрового представлення, йдучи шляхом скорочення надлишковості.

Надлишковість скорочується завдяки:

- зміні розмірів зображення, що зчитується;

- зміні частоти кадрів;

- зміні розрядності в представленні зображень;

- використанню тільки окремих кольорових складових.

Нові методи цифрового представлення зображень та відеопослідовностей, що базуються на скороченні надлишковості, дають можливість виділяти, певну, найбільш значиму та корисну інформацію, залежно від умов прикладної задачі.

Були розроблені та досліджені динамічні моделі процесів панорамування та монтажу відео послідовностей, системного пошуку змін параметрів в апаратурі колового та секторного оглядів тощо. В цих моделях відеосенсором зчитувалася повна інформація про зображення, а при обробці виділялась корисна інформація. Моделі були реалізовані традиційними засобами комп’ютерної та відеотехніки.

Зменшення надлишковості в цифровому представленні відеозображенть і відеопослідовностей з врахуванням розглянутих підходів доцільно проводити на сенсорному рівні з використанням можливостей програмування вищезгаданих параметрів зчитування.

Традиційні прилади із зарядовим зв’язком (ПЗЗ-матриці), які зчитують пікселі зображення завдяки зсуву зарядів вздовж стовпчиків матриці, не можуть забезпечити скорочення надлишковості шляхом вищезгаданих нововведень. Таке скорочення надлишковості цілком під силу забезпечити пристроями, в яких використовується КМОН-технологія, що дозволяє надати кожному елементу матриці підсилювач, „вибрання – збереження” сигналу та певні комутаційні засоби.

Надлишковість інформації значно скорочується завдяки новим методам, що розглянуті в цій роботі, але обсяги інформації, що фіксується, обробляється та передається, залишаються все ще дуже великими. В цьому напрямі потрібно ще багато працювати, використовуючи базові та новітні розробки з даного питання.

Вищеописані відео процесорні пристрої що базуються на КМОН-технологіях можуть мати широке поле використання, зокрема:

- в автоматизованих системах управління виробничими процесами (контроль якості, форми, розмірів продукції; ідентифікація об’єктів виробничого процесу та їхнє сортування; контроль процесів зборки, тощо;

- в системах для медико-біологічних досліджень та експрес-аналізів (морфологічні та цитологічні аналізи клітин крові, дослідження капілярів, кардіоміоцитів, тощо);

- в системах віртуальної реальності (тренажери для льотчиків, космонавтів, пожежників, тренажери та навчальні засоби для школярів, студентів, людей з різними фізичними вадами, тощо).

Скорочення надлишкової інформації є перспективним, важливим напрямком розв’язання прикладних задач з різноманітних сфер діяльності людини.

КМОН-технологія базується на теоретичних розробках вітчизняної кібернетики.

Література:

1.Капітонова Ю.В., Кривий С.Л., Летичевський О.А., Луцький Г.М., Печурін М.К.Основи дискретної математики: підручник. – К.: Наукова думка, 2002.

2.Абдинеев И.М.Проектирование интеллектуальных систем в экономике:учебник.- М.: Экзамен, 2004.

3.Боюн В.П. Динамическая теория информации. Основы и приложения. – К.: изд-во НАИУ, 2001.

4.Microsoft Access Basik: an instruction to programming,1992.Printed in Ireland.