مقاله در مورد پروژه سیستم های تلویزیون

توضیحات

 مقاله در مورد سیستم های تلویزیون دارای 24 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد سیستم های تلویزیون  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد سیستم های تلویزیون،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد سیستم های تلویزیون :

پروژه سیستم های تلویزیون

بسمه تعالی

پردازش
در پردازش تصاویر رقمی معمولا“از شیوه های كه به شكل الگوریتم بیان می شود استفاده می گرددبنابراین غیر از تصویربرداری و نمایش تصویر می توان اغلب عملیات پردازش تصویر را با نرم افزار اجرا كرد تنها علت استفاده از سخت افزار ویژه پردازش تصویر نیاز به سرعت بالا دربعضی كاربردها و یا غلبه بر بعضی محدودیت های اساسی رایانه است.مثلا“یك كاربرد مهم از تصویربرداری رقمی ؛ریزبینی درنوركم است برای كاهش نویز تصویر باید چند متوسط گیری روی تصاویر متوالی با نرخ

قالب(غالبا“30قاب در ثانیه)انجام شود.شاختار بزرگراه در غالب رایانه ها جز چند رایانه بسیار كارآمد نمی تواند به سرعت داده مورد نیازبرای اجرای این عمل دست یابد بنابراین سامانه های پردازش تصویر امروزی تركیبی از رایانه های متداول و سخت افزارهای ویژه پردازش تصویر است كه كارهمه آنها به وسیله نرم افزار در حال اجرا روی رایانه اصلی هدایت می شود./
مدلهای متعدد سامانه های پردازش تصویر كه در حدود نیمه دهه 80در سراسر دنیا به فرو

ش رسید وسایل جانبی نسبتا“بزرگی بود كه به رایانه های میزبان با همان بزرگی متصل می شد.درانتهای دهه 80و ابتدای دهه 90سخت افزارهای تجاری پردازش تصویر به شكل بردهای تكی كه برای سازگاری با بزرگراه های استاندارد صنعتی و انطباق با كارگاه های كوچك مهندسی و رایانه های شخصی طراحی شده بود تغییر یافت .این تغییر علاوه بركاهش هزینه ها یكی از عوامل تاسیس شركت های زیادی با تخصص تولید نرم افزار پردازش تصویر بود.

گرچه هنوز هم سامانه های پردازش تصویر بزرگ برای كاربردهای نظیر پردازش تصاویر ماهواره ای به فروش می رسندحركت به سوی كوچك سازی وایجاد رایانه های كوچك همه منظوره كه به سخت افزار پردازش تصویر مجهز است همچنان ادامه دارد.سخت افزار لصلی تصویربرداری كه به این رایانه ها افزوده می شود تركیبی از یك ((رقمی ساز و بافرقاب ))برای رقمی سازی و ذخیره موقت تصویر یك ((واحد محاسبه و منطق))(ALU)برای اجرای عملیات حسابی ومنطقی درنرخ قاب و یك یا چند((بافرقاب))برای دستیابی سریع به داده های تصویر در طول پردازش است.امروزه می توان نرم افزارهای پردازش تصویرفراهم می شود وسایل نمایش و نرم افزارهای كارآمد پردازش كلمه و تولید گزارش ارائه نتایج را تسهیل می كند اغلب نتایج به دست آمده با چنین سامانه هایی به بردهای پردازش تصویر سریع و خاصی كه بابزرگراه مورد استفاده سازگارند انتقال می یابد.
یكی از مشخصه های علم پردازش تصویرعدم استفاده از یك راه حل برای كاربردهای متفاوت است

بنابراین فنونی كه دریك مورد خوب كار می كنند ممكن است در دیگری كاملا“ضعیف باشند تنها فایده وجود سخت افزار قوی ونرم افزارپایه درحال حاضر این است كه نقطه شروع كار نسبت به یك دهه پیش بسیار پیشرفته تر (وبازار صرفا“كسری از هزینه آن موقع)می باشد.به طوركلی هنوز هم پیدا كردن راه حل واقعی برای یك مساله خاص نیازمند تحقیق و توسعه فراوان است مباحثی كه درفصول بعدی مطرح می شود فقط برای این نوع فعالیت ها ابزارهایی را ارائه می كند.

مخابرات
استفاده ازمخابرات در پردازش تصویر رقمی معمولا“درمورد ارسال داده های تصویری است و اغلب شامل مخابره محلی بین رسانه های پردازش تصویر ومخابره را دور از یك نقطه به نقطه دیگر می باشدبرای اغلب رایانه ها سخت افزار ونرم افزار مخابره محلی به آسانی در دسترس است بیشتر كتب راجع به شبكه های رایانه ای به روشنی توافق های مخابره استاندارد را توضیح می دهند.
اگرداده های تصویری فشرده نشده در فواصل طولانی مخابره شوند مشكل جدی تری ایجاد می شود تاكنون باید این موضوع روشن شده باشد كه تصاویر رقمی حاوی مقادیر بزرگی از داده ها هستند اما یك خط تلفن صوتی حداكثر می تواند9600بیت بر ثانیه را انتقال دهد؛بنابراین ارسال یك تصویر 8بیتی 512×512با این نرخ بیت تقریبا“پنج دقیقه طول می كشد.ارتباط بیسیم با استفاده از ایستگاه های میانی نظیر ماهواره ها بسیار سریعتر است گرچه هزینه بیشتری دارد نكته این است كه دربسیاری مواقع ارسال تصاویر كامل درفواصل طولانی مورد نیاز است درفصل 6نشان خواهیم داد كه فشرده سازی وافشرده سازی و (انبساط)داده ها نقش اصلی را در حل این مشكل بر عهده دارد.

نمایش
نمایشگرهای تك رنگ و رنگی تلویزیونی ابزار اصلی نمایش درسیستم های پردازش تصویر امروزی است نمایشگرها با خروجی های واحد سخت افزاری نمایش تصویر كه در برد اصلی رایانه میزبان قرارداد ویابخشی از سخت افزارپردازشگر تصویری می باشد راه اندازی می شود همچنین می توان سیگنالهای خروجی ازواحد نمایش رابه یك وسیله ثبت تصویر داد تاتصویری چاپی (اسلاید؛عكس یاورق شفاف)ازآنچه روی نمایشگر دیده می شود تولید كند لامپ های اشعه كاتدی (CRT)بادستیابی تصادفی و دستگاه های چاپ نیز به عنوان وسایل نمایش استفاده می شود.
درنمایشگر های CRTرایانه با تولید سیگنال های راه انداز مورد نیاز محل اشعه الكترونی را در هر لحظه معین می كند تاتصویر ایجاد شود.درهرنقطه یك ولتاژكه متناسب با مقدار روشنایی نقطه متناظر درآرایه عددی است شدت پرتو رامدوله می كند مقدار شدت پرتو حاصل بین صفر برای نقاط سیاه تا مقدار بیشینه برای نقاط سفید متغیر است یك دوربین عكاسی كه روی صفحه CRTمتمركز است الگوی نوری باشدت متغیر حاصل را ظبط می كند.

وسایل چاپ تصویر اغلب برای پردازش تصویر با تفكیك پایین مفید است یك روش ساده برای تولید تصاویر خاكستری روی كاغذ استفاده از قابلیت چند ضربه ای چاپگر خطی استاندارد است.
می توان با تعداد و چگالی نویسه های روی هم چاپ شده درهرنقطه تصویر سطح خاكستری آن نقطه را تنظیم نمود.باانتخاب مناسب مجموعه نویسه ها می توان با یك برنامه رایانه ای ساد

ه و نویسه های نسبتا“كم به توزیع های خوب سطح خاكستری دست یافت.ضمیمه الف حاوی مثالهایی از این روش است چند وسیله متداول دیگر برای ثبت تصویر روی كاغذ چاپگرهای لیزری وسایل دارای كاغذ حساس به حرارت و دستگاه های جوهر افشان است.

فشرده سازی تصویر
وقتی برای تولید یك تصویر رقمی ؛تابع شدت نور دوبعدی متناظر نمونه برداری و چندی می شودمقادیر بی شماری ((داده))تولید می گردد.درواقع مقدار داده های تولید شده ممكن است آنقدر بزرگ باشد كه ذخیره سازی ؛پردازش ومخابره آن غیر عملی باشد.درچنین حالاتی به نمایش هایی غیر از نمونه برداری دوبعدی و چندی سازی ساده نیاز است به عنوان مثال برای نمایش دایره المعارف Encyclopaedie Britannice درشكل رقمی بیش از 25 گیگابایت (10×25بایت)داده مورد نیاز است.
فشرده سازی تصویر به موضوع كاهش مقدار داده های مورد نیاز برای نمایش تصویر رقمی می پردازد.اساس فرآیندكاهش حذف داده های زاید است از نقطه نظر ریاضی این فرآیند معادل تبدیل یك آرایه پیكسلی دوبعدی به یك مجموعه داده ناهمبسته آماری است كه معمولا“این تبدیل قبل از ذخیره سازی یا ارسال تصویر انجام می شود.تصویر فشرده در زمانی دیگر یا در مقصد وافشرده می شود تا تصویر اولیه با تقریبی ازآن بازسازی شود.
توجه به فشرده سازی تصویر بیش از25سال سابقه دارد در ابتدا تحقیقات در این موضوع روی توسعه روش های آنالوگ برای كاهش عرض باند ارسال ویدیو كه فشرده سازی عرض باند خوانده می شود متمركز بود گرچه اختراع رایانه های رقمی و بدنبال آن توسعه مدارهای مجتمع پیشرفته باعث شد كه توجه از روش های فشرده سازی آنالوگ به روش های رقمی معطوف شود اخیرا“با پذیرش جهانی چند استاندارد فشرده سازی تصویر زمینه رشد این موضوع از طریق كاربرد عملی كارهای نظری شروع شده از دهه 1940فراهم گردید شانون و همكارانش در این دهه برای اولین بار روابط احتمالاتی را برای میزان اطلاعات و نمایش ارسال و فشرده سازی داده ها بیان كردند.

نیاز به فشرده سازی تصویر درطول سال های اخیر بتدریج رشد كرده است به طوری كه اكنون این مبحث به عنوان یك ((فناوری فعال ساز))شناخته می شود.به عنوان مثال همواره فشرده سازی

تصویر در افزایش محاسبات چند رسانه ای (یعنی استفاده از رایانه های رقمی در چاپ و نشر و تولید و توزیع ویدیو)بسیار موثر بوده وهست.بعلاوه ؛فشرده سازی تصویر ؛فناوری
كار باتفكیك مكانی افزایش یافته در حسگرهای تصویر بردار امروزی واستاندارد های درحال تكامل پخش تلویزیون است گذشته از این فشرده سازی تصویر نقش خیلی مهمی در بسیاری از كاربردهای مهم و گوناگون شامل گردهمایی تصویری از راه دور ؛سنجش از راه دور(استفاده از تصویربرداری ماهواره ای در كاربردهای هوایی وسایركاربردهای زمینی )تصویربرداری اسناد تصویر برداری پزشكی ؛ارسال دورنگار و كنترل وسایل هدایت از راه دور دركاربردهای نظامی ؛فضایی ومواد زائد خطرناك بازی می كند خلاصه این كه تعداد روبه افزایشی ازكاربردها به پردازش ذخیره سازی و ارسال پر بازده تصاویر دودویی خاكستری یا رنگی نیاز دارند.

مبانی
عبارت فشرده سازی داده به فرآیند كاهش مقدار داده های مورد نیاز برای بیان یك مقدار معین از اطلاعات اشاره می كند تفاوت آشكار بین داده و اطلاعات هستند وازمقادیر متفاوتی داده می توان برای نمایش یك مقدار ثابت اطلاعات استفاده كرد یك مثال آن حالتی است كه فرد ((پرحرف))ویك فرد ((كم حرف))هردو بخواهند یك داستان را تعریف كنند دراین مورد اطلاعات مورد علاقه داستان است و كلمات داده های مورد استفاده برای بیان اطلاعات هستند.اگر این دونفر تعداد متفاوتی از كلمات را برای تعریف داستان به كاربرند دونسخه متفاوت از داستان ایجاد می شود و حداقل یكی از دونقل دارای داده های غیرضروری است یعنی دارای داده ها (باكلماتی)است كه یاهیچ اطلاعات مرتبطی را ارائه نمی كنند یا فقط چیزهایی را كه قبلا“معلوم بوده اند دوباره بیان می كنند.بنابراین گفته می شودكه این نقل ؛افزونگی داده دارد.افزونگی داده مهمترین مورد در فشرده سازی تصویر رقمی است.

مدلهای فشرده سازی تصویر
سامانه های عملی فشرده سازی تصویر معمولا“ازتركیب این روش ها بوجود می آیند.دراین بخش مشخصات كلی چنین سامانه ای رابررسی می كنیم و یك الگوی كلی برای نمایش آن ارائه می نماییم.

همانطوركه شكل یك نشان می دهد یك سامانه فشرده سازی تصویردارای دوبلوك ساختاری جداگانه است یك رمز گذار و یك رمزبردارتصویر ورودی (x-y)fبازسازی می شود.درحالت كلی ممكن است (x-y)fنسخه دوم دقیقی از
(x-y)fباشدیانباشد.درحالت مثبت ؛سامانه بدون خطا یا نگهدار اطلاعات است اگر چنین نباش

د مقداری اعوجاج درتصویر بازسازی شده وجود دارد.
رمزگذار ورمزبردار هردو دارای دوتابع یازیر بلوك نسبتا“مستقل هستند.رمزگذار از رمزگذار منبع كه افزونگی های ورودی را حذف می كند ورمزگذار كانال كه امنیت نویز خروجی رمزگذار منبع را افزایش می دهد تشكیل می شود همان طور كه انتظار می رود رمز بردار نیز شامل یك رمزبردار كانال و به دنبال آن یك رمزبردار منبع است. اگر كانال بین رمزگذار و رمزبردار بدون نویز باشد(درمعرض خطا نباشد)رمزگذار و رمزبردار كانال حذف می شوند ورمزگذار و رمزبردار كلی بترتیب معادل رمزگذار و رمزبردار منبع می شوند.

رمزگزار ورمزبردار منبع
رمزگذار منبع مسؤول كاهش یاحذف هریك ازافزونگی های رمزنگاری ؛بین پیكسلی یا روان بصری در تصویر ورودی است كاربرد مورد نظر ومیزان كیفیت مورد نیاز تصویر بهترین روش رمزگذاری را تعیین می كند معمولا“این فرآیندرامی توان با دنباله ی از سه عمل مستقل مدل نمود.همانطور كه

(الف)نشان می دهد هریك از اعمال برای كاهش یكی از سه نوع افزونگی مشروح طراحی می شوند شكل2رمزبردار منبع متناظر آن رانشان می دهد.
درمرحله اول فرآیند رمزگذاری منبع نگاشت گر داده های ورودی را به یك قالب (معمولا“غیر بصری)كه برای كاهش افزونگی های بین پیكسلی تصویر ورودی طراحی شده است ؛تبدیل می كند.این عمل درحالت كلی معكوس پذیر است و ممكن است مقدار داده مورد نیاز برای نمای

ش تصویر را كاهش بدهد یاندهد.رمزنگاری طول دنباله (RL)(بخش های216و246)مثالی از یك نگاشت است كه درمرحله اول فرآیند كلی رمزگذاری منبع باعث فشرده سازی داده ها می شودونمایش تصویربوسیله مجموعه ای از ضرایب تبدیل مثالی ازحالت مخالف است دراین حالت نگاشت گر تصویر را به آرایه ای از ضرایب تبدیل می نماید تا افزونگی های بین پیكسلی آن برای فشرده سازی درمراحل بعدی رمزگذاری قابل دسترس تر بشوند.

رمزگذارورمزبردار كانال
وقتی كانال شكل نویزدار یا درمعرض خطا باشد رمزگذار ورمزبرداركانال نقش مهمی درفرآیند كلی رمزگذاری –رمزبرداری بازی می كنند این دوبلوك برای كاهش اثر نویز كانال بوسیله افزودن یك شكل كنترل شده از افزونگی به داده های رمز شده منبع طراحی می شوند گرچه خروجی رمزگذار منبع مقدار كمی افزونگی دارد اما بدون اضافه شدن افزونگی كنترل شده فوق این خروجی نسبت به نویز انتقال بسیار حساس خواهد بود.
یكی از مفیدترین روش های رمزگذاری كانال بوسیله همینگ (1950)طراحی شد این روش بر اساس افزودن بیت های كافی به داده هایی كه رمز می شوند می باشد طوری كه اطمینان می دهد به میزان حداقل لازم بین كلمات رمز معتبر تفاوت (فاصله)وجود داردبرای مثال همینگ نشان داد كه اگر 3بیت افزونگی به یك كلمه 4بیتی اضافه شود طوری كه فاصله بین هردو كلمه رمز معتبر 3باشد تمام خطاهای یك بیتی رامی توان كشف و تصحیح كرد(با افزودن بیت های افزونگی بیشتر می توان خطاهای چند بیتی را كشف و یا تصحیح كرد.)

فشرده سازی بدون خطا
دركاربردهای متعددی فشرده سازی بدون خطا تنهاوسیله مناسب برای كاهش داده ها است یكی از این كاربردها بایگانی اسناد پزشكی یا تجاری می باشدكه درآنها معمولا“به دلایل قانونی فشرده سازی با اتلاف ممنوع است كاربر دیگر پردازش تصاویر دریافتی ازLANDSATاست كه دراین مورد نوع استفاده وهزینه جمع آوری داده ها هر اتلافی را نامطلوب می سازد.كاربر دیگر پرتونگاری رقمی است كه اتلاف اطلاعات می تواند دقت تشخیص را به مخاطره اندازد.دراین موارد و موارد دیگر كاربرد مورد نظر و طبیعت تصاویر مورد بررسی نیاز به فشرده سازی بدون خطا را مطرح می سازند.
دراین بخش برروی روش های اصلی فشرده سازی بدون خطا كه اكنون استفاده می شوند.متمركز می شویم این روش معمولا“نسبت های فشرده سازی بین 2تا 10را فراهم می آورندگذشته از این كاربرد یكسانی درتصاویر دودویی و خاكستری دارند.همان طور كه نشان داده شد روش های

فشرده سازی بدون خطا معمولا“تركیبی از دوعمل نسبتا“مستقل هستند:1-طرح یك نمایش دیگر از تصویری كه افزونگی های پیكسلی آن باید كاهش یابند2-رمزنگاری این نمایش طوری كه افزونگی های رمزنگاری حذف شوند این مراحل متناظر با مراحل نگاشت ورمزنگاری نماد در مدل رمزگذاری منبع هستند.

رمزنگاری طول متغیرش دهیم معمولا“در رمزنگاری دودویی طبیعی سطوح خاكستری تصویر افزونگی رمزنگاری وجود دارد می توان با رمزنگاری سطوح خاكستری طوری كه معادله حداقل شود افزونگی های رمزنگاری راحذف نمود انجام این كار نیازمند استفاده از یك رمزطول متغیر كه كوتاه ترین كلمات رمزممكن رابه متحمل ترین سطوح خاكستری نسبت دهد می باشد دراینجا چند روش بهینه و نزدیك بهینه برای ایجاد چنین رمزی را بررسی می كنیم روابط این روش هابه زبان نظریه اطلاعات نوشته می شوند.نمادهای منبع در عمل ممكن است خود سطوح خاكستری تصویر یا خروجی یك نگاشت سطح خاكستری (مثلا“تفاضل پیكسل ها ؛طول دنباله های ثابت و غیره)

رمزنگاری هافمن
متداول ترین روش برای حذف افزونگی رمزنگاری هافمن است(Huffman[1951])هنگام رمزنگاری تك به تك نمادهای یك منبع اطلاعات رمزنگاری هافمن كوچكترین تعداد ممكن نماد رمز برنماد منبع را نتیجه می دهد ازنظر قضیه رمزنگاری بدون نویز رمز حاصل برای یك مقدار ثابت nبااین قید كه نمادهای منبع تك به تك رمز شوند بهینه است.

رمزگذاری حسابی
برخلاف رمزهای طول متغیرمشروح درفوق رمزنگاری حسابی رمزهای غیربلوكی تولید می كند.در رمزنگاری حسابی كه می توان سرمنشاءآن را تاكارEliasردگیری كرد(Abram son[1963]را ببیند)تناظر یك به یك بین نمادهای منبع و كلمات رمز وجود ندارد .درعوض به یك دنباله كامل از نمادهای منبع (یاپیام)تنها یك كلمه رمز حسابی منتسب می شود.خودكلمه رمز بازه ای از اعداد حقیقی بین 1,0را تعریف می كند.وقتی تعداد نمادها در پیام افزایش می یابد بازه مورد استفاده برای نمایش آن كوچكتر می شود وتعداد واحدهای اطلاعات (مثلا”بیت های)مورد نیاز برای نمایش بازه بیشتر می شود.
هرنماد پیام اندازه بازه را طبق احتمال وقوعش كاهش می دهد.چون این روش برخلاف روش هافمن نیاز ندارد كه هرنماد منبع به یك تعداد صحیح ازنمادهای رمز ترجمه شود(یعنی این كه نمادها تك تك رمزشوند)لذا به كران تعیین شده بوسیله قضیه رمزنگاری بدون نویزدست می یابد(البته فقط درجنبه نظری)فرآیند پایه رمزنگاری حسابی رانشان می دهد دراینجا دنباله یا پیام5 نمادی a a a a a ازیك منبع چهارنمادی رمزمی شود.درشروع فرآیندرمزنگاری فرض می شودكه پیام تمام بازه (0,1)را اشغال نماید.همان طور كه جدول یك نشان می دهد درابتدا این بازه براساس احتمالات نمادهای منبع به چهارناحیه تقسیم می شودمثلا“نمادaبه زیربازه (0,02)مربوط می باشد.چونaاولین نماد پیام است كه رمز می شود؛بازه پیام در ابتدا به زیربازه (0,02) كوچك می شود.بنابراین زیربازه (0,02)به اندازه ارتقاع كامل نمودار ؛انبساط می یابد ونقاط پایانی ارتفاع نمودار با مقادیر پایانی این زیربازه برچسب زده می شوند.آنگاه این زیربازه طبق احتمالات نمادهای منبع اولیه تقسیم می شود و فرآیند با نماد پیام بعدی ادامه می یابد.در این روش نماد a زیربازه را به (004,008)كوچك می كند a آن را به بازه (0056,0072)كوچكتر می كند و همین طور تا آخر.نماد پیام آخری كه باید به عنوان شاخص ویژه پایان پیام ذخیره شود محدوده را به بازه

(006752,00688)كوچك می كند.البته از هرعدد درون این زیربازه مثلا“0068 می توان برای نمایش پیام استفاده كرد.
در پیام رمز حسابی شده شكل 4سه رقم دهدهی برای نمایش پیام پنج نمادی استفاده می شود كه معادل 3/5 یا 06رقم دهدهی بر نماد منبع است و به خوبی با آنتروپی منبع كه طبق معادله ی(6 .3-3)برابر 058رقم دهدی یا واحد دهگانی برنماد می باشد قابل مقایسه است .وقتی طول رشته ای كه باید رمزشود افزایش می یابد.رمزحسابی حاصل به كران تعیین شده بوسیله قضیه رمزنگاری بدون نویز نزدیك می شود.درعمل دوعامل باعث می شوند كه كارآیی رمزنگاری نتواند به آن كران برسد1-افزودن شاخص پایان پیام كه برای جداسازی یك پیام از دیگری لازم است2-استفاده از محاسبات با دقت محدود.در پیاده سازیهای عملی رمزنگاری حسابی با كاربرد روشهای مقیاس كردن وگرد كردن(Langdon Rissanen[1981])عامل دوم اجرا می شود.عمل مقیاس كردن قبل از تقسیم هر زیربازه طبق احتمالات نماد آن را به زیربازه (0,1)تراز می كند عمل گرد كردن تضمین كردنهای مربوط به محاسبات با دقت محدود مانع نمایش دقیق زیربازه های رمزنگاری نمی شود

رمز نگاری بیت-صفحه ای
پس از بررسی روشهای اصلی حذف افزونگی رمزنگاری اكنون یكی از چند روش فشرد

ه سازی بدون خطا را كه افزونگی های بین پیكسلی تصویر را نیز حذف می كندبررسی می نماییم این روش كه رمزنگاری بیت-صفحه ای خوانده می شود.براساس تجزیه یك تصویر چند سطحی (تكرنگ یارنگی )به مجموعه ای از تصاویر دودویی و سپس فشرده سازی هریك ازتصاویر ده را شرح می دهیم و مروری نیز بر تعدادی از روشهای فشرده سازی متداول خواهیم داشت.

رمزنگاری ناحیه ثابت
یك روش ساده اما مؤثربرای فشرده سازی تصویر دودویی یا بیت-صفحه استفاده ار كلمات رمزمخصوص برای شناساندن نواحی بزرگ یك ها یا صفرهای پیوسته می باشد.درچنین روشی كه رمزنگاری ناحیه ثابت خوانده می شودتصویربه بلوك هایی با ابعادn×m پیكسل تقسیم می شودكه این بلوك ها به عنوان تمام سفید ؛تمام سیاه یا مختلط گروه بندی می شوند.آنگاه به متحمل ترین یا مكررترین گروه كلمه رمز یك بیتی 0 وبه دوگروه دیگر رمزهای دوبیتی11,10منتسب می شود.با این روش تصویر فشرده می شود؛زیرا mn بیت كه معمولا“برای نمایش یك ناحیه ثابت استفاده می گردند؛با یك كلمه رمزدوبیتی یا یك بیتی جایگزین می شوند.البته رمزمنتسب شده به گروه باشدت مختلط به عنوان یك پیشونداستفاده می شود؛كه به دنبال آن الگوی m بیتی بلوك قرار می گیرد.
هنگام فشرده سازی اسناد متنی غالبا“سفید یك روش ساده تر این است كه نواحی تمام سفید را با 0 و تمام بلوك های دیگر(ازجمله بلوكهای تمام سیاه)را با1 كه به دنبال آن الگوی بیتی بلوك قرار می گیرد رمز كنیم .این روش پرش از بلوك سفید (WBS)خوانده می شود.چون تعداد كمی نواحی تمام سیاه مورد انتظارهستند؛این نواحی نیز درگروه نواحی باشدت مختلط قرار می گیرند؛درنتیجه این كار ؛استفاده ازكلمه رمزیك بیتی برای نواحی سفید بسیار متحمل ممكن می شود.یك بهبود دراین روال(با بلوك های n ×1)رمزگذاری خطوط تمام سفید با 0 ورمزگذاری سایر خطوط با 1 كه به دنبال آن دنباله رمز WBSمعمولی آن خط قرار دارد می باشد.بهبود دیگر به كارگیری یك روش تكراری است كه تصویر دودویی یابیت-صفحه را به زیر بلوك های متوالیا“كوچكتر و كوچكترتجزیه كند.در بلوك های دوبعدی ؛هر بلوك تمام سفید با0 رمز می شود و سایربلوك ها به زیر بلوك هایی تقسیم می شوندكه پیشوند1 به آنهامنتسب گردیده و به روش مشابهی رمز می شوند.یعنی اگریك زیربلوك تمام سفید باشد؛پیشوند 1 به رمزآن داده می شودكه دلالت براین دارد كه این زیربلوك حاصل اولین تقسیم بلوك می باشد و به دنبال آن 0 قرار می گیردكه نشانه تمام سفید بودن آن می باشد اگر زیر بلوك تمام سفید نباشد؛فرآیند تجزیه آنقدر تكرارمی شود تابه زیربلوك هایی با ابعاد نسبتا“كوچك (ازپیش گزیده)برسیم ودر این مرحله هر زیربلوك اگر تمام سفید باشدبا 0 وگرنه 1همراه با الگوی بیتی بلوك رمز می شود.

استانداردهای فشرده سازی تصویر
بسیاری از روش های فشرده سازی بدون خطا و با اتلاف كه تاكنون توصیف شدند نقش مهمی در توسعه و پذیرش استانداردهای اصلی فعلی برای فشرده سازی تصویر بازی كرده اند دراین بخش این استانداردهارا كه در بیشتر موارد باهمكاری مشترك سازمان استاندارد جهانی(ISO)و كمیته مشورتی تلفن و تلگراف جهانی(CCITT)وضع شده اند بررسی می كنیم .این استانداردها به فشرده سازی تصویر پیوسته (تك رنگی ورنگی)همچنین تصاویر تك قاب یادنباله قاب(متحرك)می پردازند.

فشرده سازی یك بعدی
در روش فشرده سازی یك بعدی گروه3 CCITT هرخط تصویر به صورت دنباله ای از كلمات

رمزبا طول متغیر كه این كلمات رمز بیانگر طول دنباله های سفید و سیاه در پیمایش چپ وراست آن خط هستند رمزمی شود.خود كلمات رمز؛دونوع هستند.اگرطول دنباله كمتر از63باشد بایك رمزپایان دهنده از رمزهافمن تغییر یافته جدول 2رمز می شود.اگر طول دنباله بزرگتر از63باشد؛بزرگترین رمزتركیبی ممكن (كه ازطول دنباله تجاوز نمی كند)ازجدول3همراه با یك رمزپایان دهنده كه بیا

نگر تفاضل بین رمزتركیبی و طول دنباله واقعی است استفاده می شود.دراین استانداردلازم است كه هرخط با یك كلمه رمزRLسفید كه ممكن است 00110101 یعنی رمزدنباله سفید به طول صفرباشد شروع شود.نهایتا“یك كلمه رمزپایان خط) EOL)000000000001 برای پایان دادن هرخط ونیز اعلام اولین خط هر تصویر جدید استفاده می شود.انتهای یك دنباله از تصاویر باشش EOL متوالی نشان داده می شود.

فشرده سازی دوبعدی
روش فشرده سازی دوبعدی اتخاذ شده برای هردو استاندارد گروه3و4CCITTیك روش خط به خط است كه درآن محل هرگذر از دنباله سیاه به سفید یا برعكس برحسب موقعیت عنصر مرجع aكه روی خط درحال رمزنگاری قراردارد رمز می شود خط قبلا“رمز شده خط مرجع خوانده می شود خط مرجع برای اولین خط هر تصویر جدید یك خط سفید فرضی است.

فشرده سازی تصاویر تكرنگ و رنگی دنباله ای
تنها استاندارد رسمی برای فشرده سازی و افشرده سازی تصاویر دنباله ای استاندارد H.261(كه باعنوان64×Pنیز اشاره می شود) دواستاندارد دیگر كه MPEGIوMPEG IIخوانده می شوند بوسیله گروه متخصصان تصویر متحرك CCITTوISOدرحال تهیه هستند.
استاتدارد H.261برای كاربردهای گردهمایی راه دور تصویری می باشد كه دراین كاربردها باید تصویر كاملا“متحرك روی خطوط TIبا تاخیرهای انتقال كمتر از 150میلی ثانیه ارسال شود( تاخیرهایی كه متجاوزاز150میلی ثانیه باشنداحساس مشاهده مستقیم را برای بینندگان فراهم نمی آورند)برعكس استاندارد MPEGIپیشنهاد شده یك استاندارد فشرده سازی ویدیو با كیفیت تفریحی برای ذخیره سازی و بازیابی تصاویر فشرده روی رسانه های رقمی نظیر CD-ROMای امروزی درحدودنرج خطوط انتقال TIهستنداستاندارد MPEGIنرخهای بیت و كیفیت رمزگذاری بالاتر رانیز پوشش می دهد درهرحال این استاندارد روال رمزنگاری خاصی رامشخص نمی كند بلكه فقط یك رشته بیت رمز شده استاندارد و رمزبردار متناظر آن راتعریف می كند استاندارد MPEG II ازن

رخهای انتقال ویدیویی بین 5تا10مگابیت بر ثانیه كه برای پخش تلویزیون كابلی و پخش وسیع ماهواره ای باند باریك مناسب هستند پشتیبانی می كند.
هردواستاندارد MPEGو H.261روش فشرده سازی مبتنی بر DCTتوصیف شده دربخش قبلی را توسعه می دهند تا بدین وسیله كاهش افزونگی های بین قابی را نیز شامل شود.این استانداردها ابتدا یك قاب شروع یا مرجع را با استفاده از یك روش شبه JPEGكه مبتنی بر DCTباشد فشرده می سازند سپس قاب فشرده شده را وافشرده می كنند تا قاب اولیه بازسازی شود حركت اشیا بین قاب بازسازی شده و قاب بعدی را تخمین زده و براساس مقدار حركت تصمیم می گیرند كه آیا قاب بعدی رامستقلا“یا بااستفاده از قاب قبلا“رمز شده فشرده نمایند.مرحله تخمین حركت توعا“شامل لغزاندن هر زیر تصویر بازسازی شده حول زیر تصویرهای مجاورش در قاب بعدی و محاسبه یك معیار همبستگی (نظیرجمع مربعات تفاضلهای پیكسل به پیكسل)می باشد درواقع اغلب این فرآیند با استفاده از نموهای جزءپیكسلی (نظیر لغزاندن زیر تصویر به اندازه 1/4پیكسل درهربار)انجام می شود كه این عمل درو نیابی مقادیرنقاط بین پیكسل هاقبل ار محاسبه معیار همبستگی را الزامی می كندازنظرمحاسباتی ممكن است این فرآیند پرهزینه باشد.چون استاندا

رد MPEGبرای كاربردهایی است كه درآنها ممكن است تغییرات سریع بسیاری در صحنه رخ دهد.دراین استانداردلازم است هر پانزده قاب یكی بدون رجوع به قاب قبلش یك رمزی شبه JPEGشود.این ویژگی برای ویرایش ویدیو نیز مفید است.تفاوت اصلی بین MPEGو H.261در روش تخمین حركت می باشد.دراستاندارد H.261 باید هرقاب باقاب قبلش مقایسه شود اما استاندارد MPEG پیشنهاد شده تعداد قابهای قبلی را كه می توان درفرآیند تخمین حركت ازآنها استفاده نمود تعریف نمی كنند./

برای دریافت اینجا کلیک کنید