Материал: gx62xSQ3Um
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
–––––––––––––––––––––––––––––––––
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
ВИДЕОИНФОРМАТИКА
Электронные методические указания к практическим занятиям и лабораторным работам
Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
2014
УДК 621.397.44(07)
Видеоинформатика: электрон. метод. указания к практ. занятиям и лабораторным работам / сост.: А. К. Цыцулин, И. А. Зубакин. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. 16 с.
Представлены одна лабораторная работа и одна практическая работа, выполняемые при изучении дисциплины «Видеоинформатика», а также перечень тем рефератов.
Предназначены для магистрантов факультета радиотехники и телекоммуникаций по направлению 210400.68.
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве электронных методических указаний
© СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014
2
Введение
В методических указаниях представлены одна лабораторная работа и одна практическая работа, выполняемые при изучении дисциплины «Видеоинформатика». Также приведен перечень тем рефератов для самостоятельного изучения в процессе освоения дисциплины в часы, отведённые на самостоятельную работу.
Темы соответствуют рабочей программе дисциплины. В рамках предложенных тем изучаются принципы работы фотоприемников на основе ПЗС и КМОП, виды ПЗС, этапы формирования ТВ сигнала, важнейшие информационные характеристики ТВ систем (чувствительность и разрешающая способность), а также космические телевизионные системы различного назначения (разведывательные, землепользовательские, метеорологические, оборонного назначения, исследовательские, наземного наблюдения и астрономические). К каждой теме дана ссылка на литературу, в которой она подробна освещена. Одна из тем должна быть выбрана для углубленного изучения. По этой теме следует представить реферат и защитить его на практических занятиях. Преподаватель, ведущий практические занятия, распределяет темы между студентами и устанавливает форму защиты реферата. Материал для реферата может быть взят из указанной литературы. В качестве основной литературы для написания реферата можно использовать учебное пособие [1] и монографию [2], а в качестве дополнительной – любую другую по указанной тематике. Объём реферата – 8 страниц. Реферат должен быть оформлен согласно таблице:
№ страницы |
Содержание |
1 |
Титульный лист |
2 |
Введение (пишется самостоятельно на полстраницы) |
2–7 |
Текст реферата |
8 |
Заключение (пишется самостоятельно на полстраницы) |
8 |
Список литературы, оглавление (на полстраницы) |
Титульный лист оформляется согласно приложению А, текст – согласно приложению Б. Написанный реферат сдаётся на проверку преподавателю, ведущему практические занятия, в назначенный день. После указанного срока реферат не принимается. Оценка за реферат слагается из оценки, полученной за оформление реферата и за его защиту, и учитывается при выставлении итоговой оценки.
3
Лабораторная работа
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ
Цель работы: исследовать зависимости ошибки восстановления изображения и пикового отношения сигнал/шум от коэффициента сжатия; оценка критического коэффициента сжатия.
Подготовка к выполнению работы
1.Изучить по конспекту лекции (или электронным раздаточным матери-
алам) § 3. Кодирование источника. Сжатие информации с потерями и без потерь. Эпсилон-энтропия при отсутствии и наличии входного шума. Перед выполнением лабораторной работы также рекомендуется изучить работу [3, стр. 280–284] и ознакомиться со средой MATLAB для обработки изображе-
ний [4].
2.Ответить на вопросы.
Порядок выполнения работы
1. Получить полутоновое изображение из трехцветного. Для этого в среде MATLAB в окне команд сначала «читаем» изображение, хранящееся в графическом файле на диске, в матрицу f. Это осуществляется с помощью функции imread, которая имеет следующий синтаксис:
f = imread('имя файла.расширение').
Если в имя файла не включена информация о пути к данному файлу, то файл ищется в текущей папке, если же файл находится не в текущей папке, то необходимо указать путь. Затем ввести команду
g = rgb2gray(f),
которая сформирует из трехцветного изображения полутоновое.
2. В среде MATLAB осуществить последовательно ухудшение визуального качества изображения, сформировав 26 версий исходного изображении с разным визуальным качеством. Формирование изображения заданного визуального качества осуществляется с помощью функции imwrite, имеющей следующий синтаксис:
imwrite(g, 'имя файла.расширение','quality', z),
где z – качество сформированного изображения (от 0 (наихудшее качество) до 100 (наилучшее качество) с шагом 4 (всего 26 изображений)).
4
Формирование выборки изображений с заданным визуальным качеством можно осуществлять в цикле со счетчиком (цикл for), имеющим следующий синтаксис:
for переменная цикла = начальное значение : конечное значение {операторы}
end.
3. Вычислить оценки критических коэффициентов сжатия по формулам:
K |
кр |
= |
H max |
, K |
кр |
= |
H max |
|
|
сж1 |
сж2 |
|
|||||||
H оц стр |
H оц ст |
||||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
где Hmax – максимальная энтропия; |
H оц стр и Hоц ст – оценки энтропии, |
||||||||
рассчитанные по межэлементной разности в строках и в столбцах по формулам:
|
|
|
|
1 |
|
1 |
M N −1 |
(f |
|
|
|
|
|
)2 |
|
||
|
|
|
= |
|
∑ ∑ |
|
|
− f |
|
|
|||||||
H |
оц стр |
|
log |
|
i, j + 1 |
i, j |
, |
||||||||||
2 |
|
||||||||||||||||
|
|
MN |
i = 1 j = 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
1 |
N M −1 |
(f |
|
|
|
|
)2 |
|
|||
|
|
|
= |
|
∑ ∑ |
|
|
− f |
|
|
|
||||||
H |
оц ст |
|
log |
|
|
|
i+1, j |
i, j |
|
||||||||
2 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
MN |
j = 1 i = 1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где M – количество строк в изображении; |
N – количество столбцов (пиксе- |
||||||||||||||||
лов в строке) в изображении.
4. Вычислить для каждого сформированного изображения среднеквадратическую ошибку (СКО) по формуле
ε = |
1 |
M N |
′ |
2 |
|
||||
|
|
|
||
|
∑ ∑ [g(m, n) − g (m, n)] , |
|||
|
MN m=1 n=1 |
|
|
|
g , g ′ – отсчеты яркостного сигнала исходного и сформированного изобра-
жений соответственно.
5. Вычислить для каждого сформированного изображения коэффициент сжатия по формуле
K сж = I исх ,
I
где I исх – исходное количество информации, занимаемое исходным файлом на диске, I – количество информации, занимаемое полученным файлом на диске.
5