Современные информационные технологии.

Информационная безопасность.

 

Баранник В.В., Шинкарев В.В., Трофименко А.А.

Харківський Університет Повітряних Сил ім. Івана Кожедуба, Україна

Кодирование неравномерных перфорированных чисел

Обосновывается необходимость дальнейшего развития технологий обработки изображений на основе их дифференциального представления. Разрабатывается метод компактного представления изображений, и создается система правил, позволяющая формировать код-номер для композиционных чисел неравномерной длины, используя перфорированную лексикографию. Это позволяет формировать кодовые слова равномерной длины и исключить их незначимые старшие разряды.

Ключевые слова. Перфорированные неравновесные позиционные числа, дифференцирование изображений

Введение.

Особенность обработки и доставки информации в системах аэрокосмического мониторинга заключается в ограниченных энергетических и массогабаритных возможностях бортовых систем. Возникают случаи, когда время доставки будет превышать допустимую величину времени сеанса. Решение данного противоречия является сутью рассматриваемой научно-прикладной задачи. Необходимо использовать технологии сокращения времени обработки и передачи данных, в том числе технологии их компактного представления. Однако существующие методы сжатия не обеспечивают в полной мере решения данной задачи [1 – 4]. Для дополнительного повышения степени сжатия предлагается учитывать новые структурные закономерности. Один из таких подходов состоит в выявлении перфорированности динамических диапазонов массивов дифференциального представления изображений. Следовательно, цель исследований заключается в разработке метода обработки информации на основе формирования перфорированных чисел для дифференцированных изображений.

Основной материал.

В процессе формирования кода-номера композиционным ПНПЧ необходимо предусмотреть возможности для: сокращения значения кода-номера без использования дополнительной служебной информации; формирования кодовых комбинаций равномерной длины; исключения случаев, приводящих к переполнению кодового слова.

Особенность обработки в перфорированном неравновесном пространстве (ПНП) заключается в том, что формирование кода-номера осуществляется одновременно для элементов нижнего и элементов дифференцированного верхнего динамических диапазонов. После снижения динамического диапазона элементов массива верхнего перфорированного уровня могут выполняться следующие неравенства:

;                                                (1)

.                                                (2)

Выполнение неравенства (1) означает, что в результате дифференцирования элементов верхнего перфорированного уровня обеспечивается сокращения их динамического диапазона до уровня нижнего перфорированного массива, т.е.

.                                              (3)

В противном случае, когда выполняется неравенство (2) возможны варианты, для которых значение элементов дифференцированного массива верхнего перфорированного уровня будут больше величины порога перфорации, т.е. . Следовательно, дополнительное повышение степени сжатия будет обеспечиваться при учете неравенства (3) в процессе формирования кода-номера. Учет случаев, описываемых неравенством (3), предлагается осуществлять на основе организации перфорирующего лексикографического правила, задающего порядок нумерации ПНПЧ. Перфорирующее лексикографическое правило состоит в том, что для элементов ПНПЧ, соответствующих неравенству (2), порядок старшинства задается не относительно нулевого значения, а относительно соответствующего значения основания . Отсюда название перфорирующей лексикографии – когда порядок старшинства элементов может задаваться как относительно нулевого значения, так и относительно значения основания.  Для обеспечения равномерной длины кодовых комбинаций предлагается формировать неравномерные перфорированные неравновесные числа на основе имеющейся служебной информации. Для этого используются значения динамических диапазонов элементов ПНПЧ. Тогда условия отбора элементов примут вид

; ,              (4)

где  - значение накопленного произведения оснований  элементов ПНПЧ из  необработанных элементов МДП.

Для формирования кодовых слов равномерной длины и исключения их переполнения на основе соотношений (4) предлагается проводить рекуррентную обработку в дифференциальном неравновесном позиционном пространстве. Рекуррентная схема позволяет одновременно осуществлять построение ПНПЧ с учетом исключения переполнения кодового слова и формирование его кода-номера. Такой подход позволяет организовывать формирование кода-номера за один проход по элементам массива дифференциального представления и строить кодовые слова равномерной длины. В этом случае проводится поэлементная проверка элементов  на возможность добавления их к текущему ПНПЧ. Правило отбора заключается в проверки условия переполнения кодового слова. Значение кода-номера вычисляется по мере добавления очередного элемента к текущему ПНП числу. Процесс рекуррентного кодирования ПНПЧ осуществляется по строкам. Для определения возможности добавления -го элемента текущему ПНПЧ проверяемое неравенство выглядят следующим образом:

                                  (5)

где  - значение проверочного показателя для -го элемента -го ПНПЧ.

В случае  осуществляется проверка неравенства (5) для очередного элемента, т.е. для элемента . В случае если среди не обработанных элементов не найдется элемента, для динамического диапазона которого будет выполняться неравенство (5), то формирование текущего -го ПНПЧ завершается. Значение кода-номера будет равно значению кода-номера полученного для ПНПЧ, состоящего из  элементов, т.е.:

где    - значение кода-номера -го ПНП числа, состоящего из  - го элементов.

Если выполняется равенство, т.е. , то заканчивается построение -го ПНПЧ, которое состоять из  элементов. В случае выполнения неравенства  процесс построения -го перфорированного неравновесного позиционного числа продолжается, а текущее значение кода-номера будет равно .

Выводы.

Разработан метод обработки изображений представленных в дифференциальном виде на основе кодирования неравновесных перфорированных чисел. Метод базируется на рекуррентном кодировании неравновесных перфорированных позиционных чисел, и учитывает, что:

- формирование кода-номера осуществляется одновременно для элементов нижнего и элементов дифференцированного верхнего динамических диапазонов;

- определение старшинства элементов в НППЧ организуется на базе перфорированного лексикографического правила, позволяющего учесть варианты, для которых значение элементов дифференцированного массива верхнего перфорированного уровня будут больше величины порога перфорации;

- код-номер формируется для ПНПЧ неравномерной длины, это позволяет строить кодовые комбинации равномерной длины;

- построение ПНПЧ, т.е. отбор элементов проводится в сквозном порядке на основе оценки накопленного произведения оснований элементов ПНПЧ, что позволяет обеспечить компромисс между отсутствием дополнительной служебной информации и минимизацией кодовой избыточности, и позволяют формировать кодовые комбинации равномерной длины, исключая случаи их переполнения. Созданный метод позволяет организовывать формирование кода-номера за один проход по элементам массива дифференциального представления и строить кодовые слова равномерной длины, исключая случаи их переполнения.

Литература

1. Гонсалес Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс. – М.: Техносфера, 2005. – 1073 с.

2. Pratt K. Digital Image Processing: PIKS Inside, Third Edition. John Wiley & Sons, Inc., 2001, 738 р.

3. Баранник В.В. Структурно-комбинаторное представление данных в АСУ / В.В. Баранник, Ю.В. Стасев, Н.А. Королева. – Монография, Харьков: ХУПС, 2009. – 252 с.

4. Barannik V. Method Of Encoding Transformant Uolsha Is In Systems Air Monitoring Of Earth / V. Barannik, A. Yakovenko, А. Krasnorutkiy // Lviv-Slavsko, Ukraine, Lviv Polytechnic National University, International Conference TCSET’2009, Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science, February 19 – 23, 2009. – P. 381-383.