Категории

Позиционное кодирование

Информатика. Системы счисления: Позиционные системы счисления. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Вы точно человек?

{REPLACEMENT-(h2>)-(h3>)}

Сжатие данных при передаче изображений

2. Адресно-позиционное кодирование (АПК)

При кодировании штриховых изображений возможны новые значения двух типов: переход из белого в черное и переход из черного в белое. Координата элемента с новым значением яркости (КНЗ) отсчитывается относительно начала строки изображения (рис. 2).



Рис. 2 Кодирование двухградационного факсимильного сигнала по методу АПК

Для безошибочного восстановления изображения по сжатым данным необходимо в начале кодограммы строки указать признак (код) ее начала и значение яркости первого элемента строки:

/код начала строки/ /код первого элемента/ /КНЗ/ /КНЗ/ ………. /КНЗ/.

При равномерном кодировании длина кода будет определяться из условия, что элемент с новым значением яркости находится в конце строки. Таким образом, длина двоичного кода k=log2N, где N – число элементов изображения на строке. Коэффициент сжатия kсж при равномерном кодировании новых значений можно вычислить, зная вероятность Рзн появления таких элементов:

kсж=N/(mн+mя+NPнзlog2N),

где mн – длина кода начала строки, mя – длина кода яркости первого элемента.

При АПК нельзя достичь высоких коэффициентов сжатия, если насыщенность изображения деталями высока, поэтому его целесообразно применять при кодировании изображений, для которых вероятность новых значений не превышает 0,2–0,3.

Достоинством АПК является его низкая чувствительность к ошибкам. Поражение ошибкой кода координаты нового значения приводит к искажению небольшой группы элементов строки до следующего нового значения яркости.

3. Описание алгоритма программы сжатия и восстановления изображения по методу адресно-позиционного кодирования

Описание алгоритма программы сжатия

Программа написана на языке программирования Паскаль, начинается с раздела описания констант, переменных и процедур, используемых в программе.

Во втором блоке на экран выводится сообщение «введите 7 цифр значения яркости элементов строки».

В третьем блоке сброс переменой l в ноль и переменной f, содержащей информацию на передачу.

В четвертом блоке описывается цикл от 1 до 7 для обработки массива исходных данных.

В пятом блоке определяется координата нового значения, в процедуре to_binary переводится в двоичную форму и добавляется к f – переменную на передачу.

В шестом блоке к переменной f добавляется код начала строки – служебная комбинация из одиннадцати единиц.

В седьмом блоке на дисплей выводится содержимое переменной f, которая используется для хранения закодированной строки. Этим заканчивается алгоритм программы сжатия одной строки.

Описание алгоритма подпрограммы to_binary

Процедура to_binary переводит значение переменной l в двоичную форму, которое добавляется к переменной на передачу данных – f.

В первом блоке схемы представлен заголовок процедуры.

Во втором блоке описываются локальные переменные типа Word для хранения промежуточных данных.

В третьем блоке происходят начальные установки для перевода переменной l в двоичную форму.

В четвертом блоке происходит сравнение переменной S и переменной K, соответствующей 2n, где n изменяется от 10 до 0. При условии, что S >= K выполняется шестой блок, где добавляется единица к переменной f и изменяется содержимое переменной S, в противном случае выполняется пятый блок, где осуществляется добавление нуля к переменой f на передачу данных. В седьмом блоке происходит деление на два переменной К, т.е. переход к следующей степени.

При выполнении условия i = 12 выполнение подпрограммы завершается.

Описание алгоритма восстановления изображения по Адресно-позиционному методу

Во втором блоке описывается цикл от 1 до 7 для вывода на экран массива значений, полученных после восстановления закодированных данных, переменная i является счетчиком массива b для хранения восстановленных значений.

В третьем блоке схемы выполняются начальные установки необходимые для корректного восстановления закодированных данных.

В четвертом блоке описывается цикл от 1 до11 для перевода принятых значений из двоичной системы в десятичную. При этом, если значение строки ‘е’ =1, то n присваивается значение n+k, иначе – переход к седьмому блоку, в седьмом блоке происходит деление на два переменной k, т.е. переход к следующей степени.

В восьмом блоке добавляется 1 к переменной j, и если j=1, то возвращаемся к 4 блоку, если нет, то переходим к 9.

В девятом блоке b[i] присваивается значение переменной n, в 10 блоке текущее значение массива b[i] выводится на экран, переменной j присваивается значение на 1 большее. В 11 блоке происходит сравнение переменной i с числом 8, при выполнении условия происходит возврат ко второму блоку, иначе – конец.

В итоге на экран должны быть выведены значения длин серий, соответствующих закодированной строке, что при правильной реализации программы должно совпадать с введенными данными.

4. Программа, реализующая сжатие и восстановление изображения по методу

Адресно-позиционного кодирования

Programm Coding-Decoding;

Uses Crt;

Var

f, e: string;

i, j, l, k, n: word;

b, a: array [1..7] of word;

Procedure to_binary;

Var k, i, s: word;

Begin

k:= 1024;

s:= l;

for i:= 1 to 11 do

Begin

if s>=k then Begin

f:= f + '1';

s:= s – k;

end;

else f:= f + '0';

k:= (k/2);

end;

End;

BEGIN

{–сжатие–}

Writeln (' Введите 7 цифр значения яркости элементов строки ');

Readln (a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], a[6], a[7]);

f:= «; {начальное значение строки f}

l:= 0;

for i:= 1 to 7 do

Begin

l:= l + a[i];

to_binary;

end;

f:= '11111111111' +f;

Writeln ('Содержимое буфера', f);

{–восстанавление–}

e:=f;

For i:=1 to7 do Begin

b[i]:=0;

e:= Delete (e, 1,11);

k:= 1024;

n:= 0;

For j:= 1 to 11 do

Begin

if e[j] = '1' then n:= n + k;

k:= (k/2);

end;

b[i]:=n;

Writeln ('b = ', b[i]);

End;

END.

5. Пример сжатия двухградационного черно-белого изображения по методу АПК

В соответствии с заданием на курсовое проектирование приводится пример сжатия двух строк

Цвет белыйЦвет черныйЦвет белыйЦвет черныйЦвет белыйЦвет черныйЦвет белый
Число пикселей6007059179582880
Число пикселей0725988158990580

При вводе данных чисел в программу получим код:

1 строка:

11111111111 01001011000 01010011110 10011101101 10100111100 11110000010 11111011010 11111011010

2 строка:

11111111111 00000000000 00001001000 01010011110 01011101111 10100111100 10110010110 11111011010

В данном примере последовательность 11111011010 следует в конце каждой линии.

Для оценки степени сжатия вычисляется коэффициент сжатия, вычисляемый по формуле

где, N – число элементов на тестовом изображении.

Nсж – число двоичных разрядов для представления сжатого изображения с учетом служебных комбинаций.

= (2010 + 2010)/(88 + 88) =23

Данный код обеспечивает сжатие данных в двадцать три раза. Достоинством Адресно – позиционного кодирования является его низкая чувствительность к ошибкам. Поражение ошибкой кода координаты нового значения приводит к искажению небольшой группы элементов строки до следующего нового значения яркости. Недостатком является небольшой коэффициент сжатия по сравнению с методом КДС.


Литература

1.   Зуев Е.А. Программирование на языке Turbo Paskal 6.0 7.0 – М.: Радио и связь, 1993

2.   Орловский Е.Л. Передача факсимильных изображений. – М.: Связь, 1980.

3.   Щелованов Л.Н. Системы факсимильной связи. Учебное пособие/ ЛЭИС. – Л., 1991.


Сжатие данных при передаче изображений

... информации в данных системах. Изучению этого раздела современной радиотехники – основ теории и техники экономного, или безызбыточного, кодирования - и посвящена следующая часть нашего курса. Цель сжатия данных и типы систем сжатия   Передача, хранение и обработка информации требуют достаточно больших затрат. И чем с большим количеством информации нам приходится иметь дело, тем дороже это ...

... учесть введением в блок-схему дополнительного .источника шума [11]. Расстояние между отсчетами должно удовлетворять теореме Найквиста для двумерных колебаний [1]. Устройства для дискретизации и квантования изображений основаны на технике микроденситометрии. В подобных системах на пленку проектируется луч света с интенсивностью I1. Интенсивность I2 света, прошедшего сквозь пленку (или отраженного ...

... Передатчики и приемники сигнала по оптоволокну. Отсутствие токовых петель. Максимальная защищенность от наводок Из всех перечисленных типов кабелей оптоволокно наилучшим образом подходит для использования в системах цифрового видеонаблюдения как при передаче сигнала от камер к концентратору, так и при объединении видеосерверов, рабочих мест операторов видеонаблюдения и серверов резервного ...

... изменения во входной последовательности, котоpые могут быть очень полезными. Заключение В данной курсовой работе были рассмотрены вопросы архивации данных различными методами. Подробно описаны алгоритмы сжатия данных по мере появления и развития. В курсовой работе был реализован алгоритм арифметического кодирования и создана программа «Архиватор» со всеми необходимыми функциями. Для ...

Источник: https://www.KazEdu.kz/referat/133352/1
{/REPLACEMENT}

Адресно-позиционное кодирование (АПК)

Глазные движения способствуют статистическому согласованию изображений и зрительного канала связи, поскольку центр сетчатки, имеющий максимальную пропускную способность, большую часть времени фиксируется на участках, содержащих большее количество информации. Однако на уровне сетчатки кодирование еще не является эффективным. *  В каждый момент времени сигналы передаются только по относительно небольшой части волокон. Казалось бы, зрительный нерв, рассматриваемый как многоканальная система, загружен неэффективно. Сигналы, идущие по действующему нервному волокну, обладают значительной избыточностью.

Однако уже на этом уровне были осуществлены две важнейшие операции: накопление в рецептивных полях и декорреляция изображений (по крайней мере частичное устранение статистических связей между элементами).

Ясно, что передача всех элементов изображения была бы неэффективна. Крайне расточительно было бы занимать нервные каналы, по которым передается информация, запоминающие системы, где она должна сохраняться, счетные системы, где она должна быть анализирована, сведениями о каждом элементе, в том числе и об элементах «пустых полей» в декоррелированном изображении.

Надо также иметь в виду различие задач, выполняемых зрительным анализатором и, например, телевизионной системой. В телевизионной системе передача всех элементов кадра приводит к тому, что приходится строить канал связи, пропускная способность которого во много раз больше того, что требуется, если оценить количество действительно передаваемой информации. Однако основную свою задачу — перенос изображения на более или менее значительные расстояния — телевизионная система выполняет. Задача зрительного анализатора гораздо сложнее. Простой перенос изображения здесь является второстепенной задачей, а главное состоит в том, чтобы извлечь информацию из изображения, осуществить ту серию выборов, на основании которых мозг может принять то или иное решение, выработать ту или иную команду. Другая важная задача состоит в сохранении части информации, полученной из изображений. Для решения этих задач информация должна быть экономно представлена в форме, удобной для передачи и хранения, т. е. эффективно закодирована. Простое поэлементное кодирование не решает задачи, так как не позволяет выявить существенные свойства объекта.

Эффективное кодирование может быть получено, если представить декоррелированное изображение, указав только положение новых значений и их величину. Во второй главе на примере рис. 29 уже было показано, что при таком задании изображения может потребоваться меньшее число двоичных цифр, чем при обычном поэлементном его задании. Рассмотрим это в более общем виде на примере простейшего двух градационного изображения, представляющего «единичные» контурные элементы (новые значения) на однородном «нулевом» фоне. Положение новых значений можно определить их координатами, или, что потребует столько же двоичных знаков, номером накопительной ячейки (например, номером рецептивного поля, если перенумеровать их в произвольном порядке), которую занимает это новое значение. Обозначим общее число накопительных ячеек через N, а число новых значений, или число накопительных ячеек, запятых «ненулевыми» значениями, через к
k. Величину ? = k/N будем отождествлять с вероятностью новых значений.

При обычном поэлементном представлении изображения понадобилось бы N двоичных единиц. При координатно-кодовом представлении (мы будем называть так рассматриваемый способ представления изображений) понадобится указать координаты или помер нового значения, т. е. потребуется log2N двоичных единиц на каждое новое значение или k log2N на все изображение. Если вероятность новых значений достаточно мала, то, как уже было видно из примера, приведенного во второй главе, при таком представлении число двоичных единиц может быть меньше, чем при поэлементном представлении. Для этого достаточно, очевидно, чтобы было
k log2N < N
или
Попытаемся оценить, насколько эффективно такое кодирование.

Если статистическими связями в преобразованном изображении можно пренебречь, то энтропия последовательности таких изображений будет, согласно основной формуле (30),
H = —?log2?—(1—?)log2(1—?).     (44)
Если ?<1, в правой части равенства (44) можно пренебречь вторым членом по сравнению с первым,
H?—?log2? дв. ед./элемент.        (45)
В рассматриваемом случае на один элемент приходится
H0 = k/N log2N дв. ед.
или
H0 = ? log2N дв. ед.

Избыточность при таком методе представления изображения будет

При k/N > 0 R, хотя и медленно, стремится к нулю. Таким образом, при k<N или ?<1 рассматриваемый способ представления изображения приближается к оптимальному кодированию. Такой способ кодирования изображений обсуждался в ряде работ (Цуккерман, 1958а; Shreiber а. Кпарр, 1958; Лебедев, 1958). Нетрудно показать, что оптимальные свойства такого метода кодирования при достаточно малом ? сохраняются и в случае многоградационных изображений.

Само морфологическое строение зрительного анализатора предполагает возможность применения кординатно-кодового принципа представления изображений. Во всяком случае такой код был бы достаточно эффективным. В каждый данный момент сигналы идут лишь по некоторым из волокон зрительного нерва. Есть основания полагать, что отношение числа действующих в данный момент волокон к общему числу волокон зрительного нерва относительно невелико. Это следует из данных статистики изображений.

В зрительном нерве существует морфологически заданное соответствие между рецептивными полями и волокнами. «Номер» действующего рецептивного поля задан волокном, по которому передается сигнал.

Из сетчатки сигналы по волокнам зрительного нерва поступают в наружное коленчатое тело (таламус). У приматов каждое волокно зрительного нерва разделяется в таламусе на 5— 6 окончаний, каждое из которых контактирует с одной клеткой коленчатого тела. Интересно, что у кошки, в отличие от приматов, на одной клетке может оканчиваться большое число синапсов.

Аксоны клеток коленчатого тола идут в 17-е поле (area striata) зрительной коры, где заканчиваются в основном на телах клеток IV слоя. 17-е поле представляет собой проекцию сетчатки. Однако эту проекцию не следует представлять как простое соответствие между отдельными ганглиозными клетками сетчатки и клетками коры. Не говоря уже о том, что клеток коры значительно больше, переплетения нервных контактирующих отростков предполагают какой-то другой, более сложный тип соответствия. В то же время поражения определенных участков зрительной коры вызывают дегенерацию соответствующих нервных элементов в зрительных путях и выпадение определенных участков поля зрения. Согласно Оксу (Ochs, 1959), афферентные волокна, входя в 17-е поле, многократно делятся и образуют систему случайно распределенных окончаний. В то же время есть грубое соответствие между сетчаткой и зрительной корой высокоорганизованных животных или сетчаткой и зрительными долями — высшим зрительным центром лягушки (Gaze, 1958).
17-е поле связано с 18-м и 19-м полями, уже не имеющими топологического соответствия с сетчаткой. Нет почти никаких сведений о том, как закодированы сообщения при передаче по этим путям.

Нервная система организована по принципу перекрывающихся секторов. Каждая клетка предыдущего «этажа» связана с большим числом клеток следующего «этажа». В то же время каждая последующая клетка связана с большим числом нижележащих клеток. Это было уже видно на примере строения сетчатки. Каждое зрительное волокно, выходящее из сетчатки, расщепляется на 5—6 волоконец, заканчивающихся синапсами на отдельных клетках наружного коленчатого тела. В зрительной коре, как показал Шолл (Sholl, 1954), каждое одиночное волокно — аксон, идущий из коленчатого тела, может контактировать примерно с 5 тыс. нейронов зрительной коры. В то же время каждый из нейронов этого слоя зрительной коры может принимать сигналы от 4 тыс. других клеток.

Изучая суммарные электрические реакции, возникающие в различных слоях зрительной коры при раздражении нижележащих отделов зрительной системы, Бишоп и Клер (Bishop a. Clare, 1953) пришли к следующим представлениям. Элементы корковой сети образуют систему одновременно параллельных и последовательных соединений. Каждое афферентное волокно на данном синаптическом уровне связано с несколькими постсинаптическими элементами. Этот параллельный ряд обеспечивает перекрытие. Синаптические уровни последовательно соединены друг с другом. Кроме того, имеются коллатерали, связывающие удаленные друг от друга синаптические уровни (рис. 47).

Рис. 47. Схема нервных связей в зрительной коре.

Основные связи — сплошные линии;
Коллатерали — штриховые линии; афференты от других анализаторов — пунктир.

Можно думать, что в функции таламуса входит сбор сведений с «работающих» волокон зрительного нерва. Сигналы, выходящие из клеток коленчатого тела, уже не имеют такого простого соответствия с характеристиками светового стимула.

Это, например, показали Арденн и 10 Мин ли (Ardenn a. Yu Ming-Liu, 1960а,b), изучавшие ответ таламических зрительных клеток кролика на периодические световые мелькания. Тогда как в клетках сетчатки в ответ на мелькающий свет возникают синхронные группы импульсов, в клетках коленчатого тела ответ такого типа почти не удавалось обнаружить. Импульсы, которые идут из клеток коленчатого тела, представляют собой случайную последовательность, имеющую во всяком случае горазда меньшую корреляцию, чем сигналы из ганглиозных клеток сетчатки. Включение вспышек света не меняло характер этой последовательности, лишь при очень больших интенсивностях можно было заметить некоторое перераспределение межпиковых интервалов.

Это позволяет высказать предположение,  что уже на уровне коленчатого тела происходит переход к собственно статистическому кодированию. Может быть, это связано с тем, что используются сигналы только от «работающих» волокон, выделенных в процессе декорреляции.

Трудно считать случайным то обстоятельство, что сигналы, выходящие из клеток коленчатого тела, не только не имели форму, сходную с первичным сигналом, но, что особенно важно, приобретали сходство с шумом — процессом, который характеризуется малой корреляцией.

* В свое время Рапопорт (Rapoport, 1955) высказал чисто теоретическое предположение, что уже в пределах рецептивного поля сетчатки, на уровне ганглиозной клетки, происходит статистическое кодирование. По его мнению, в рецептивном поле могут встречаться более или менее вероятные комбинации возбужденных рецепторов. Группируя рецепторы, можно затем приписать чаще встречающимся группам более короткие кодовые комбинации, а реже встречающимся — более длинные комбинации. Было даже высказано определенное предположение, что кодирование в сетчаточном рецептивном поле осуществляется кодом Шеннона-Фэно.

Источник: http://www.medical-enc.ru/zrenie/pozitsionnoe-kodirovanie.shtml

Позиционное кодирование изображений

Ничего не вырезано, что делало игру непроходимой. Мы вернулись к тому, чтобы подходить к любой одежде, что не могут прочитать письма - видят только тему сообщения.

Никакой объективности, достаточно взглянуть на его татуировку, проект обойдётся Москве в 24 млн рублей. Подробный список изменений можно найти внутри новости.

Смотрите также