خانه / پردازش تصویر / فشرده سازی تصویر به روش MPEG

فشرده سازی تصویر به روش MPEG

تاریخچه فشرده سازی:

اولین تلاش های علمی که هدفشان کاهش میزان اطلاعات لازم برای رمز نگاری تصاویر ثابت بود در سال ۱۹۸۰ شروع شد . هدف اولیه آنها کاهش قابل ملاحظه اندازه فایل های گرافیکی و عکس ها در ذخیره سازی و انتقال آنها بود . در سال ۱۹۹۰، سازمان جهانی استاندارد ISO ، یک گروه کاربری به نام JPEG تشکیل داد که وظیفه آن ، تشریح دقیق یک استاندارد بین المللی برای تصاویر ثابت با قدرت تفکیک متفاوت در فرمت Y ، Cr، Cbیا RGB بود . استاندارد بین المللی حاصل به نام JPEG معروف شد ، و در سال ۱۹۹۳ تحت مرجع ۱۰۹۱۸ ISO/IEC منتشر شد که به عنوان ابزاری برای فشرده سازی تصاویر ثابت به کار می رود . در اینجا گام های اصلی این استاندارد بررسی می شود چون روش JPEG تا حدود زیادی الهام بخش روش MPEG بوده است .

MPEG-1 اولین نسخه MPEG است که به عنوان استاندارد رمزنگاری در سال ۱۹۹۲ رایج شد.

دلیل واهمیت فشرده سازی:

در حالت کلی دیجیتال شدن سیگنال های صوت و تصویر باعث می شود پهنای باند مورد نیاز جهت انتقال برنامه ها زیادتر از انواع آنالوگ شود . بنابرین باید روشی برای حل این مشکل پیدا کرد ، چراکه بدون انجام این امر، این تکنولوژی ( دیجیتال سازی سیگنالها ) تقریبا بدون استفاده خواهد ماند . راه حل این مشکل استفاده از انواع روشهای رمزنگاری با هدف کاهش مقدار اطلاعات ارسالی با حفظ تقریبی کیفیت سیگنال می باشد با توجه به تنوع روشهای انجام این کار در اولین قدم باید یکی از روشهای موجود را با توجه به مزایا و معایب و خصوصیات ذاتی آن انتخاب کرد . در مورد سیگنال های صدا وتصویر مورد استفاده در صنعت پخش گسترده رادیو و تلویزیونی این مطالعات از مدتها قبل در دنیا آغاز شده و می توان گفت تحقیقات در دنیا به نتیجه قطعی در مورد کلیات این روش رسیده است و اکثریت قاطع سازندگان تجهیزات و به تبع آن مصرف روی آورده اند . با توجه به اهمیت علوم MPEG کنندگان به تکنولوژی رمزنگاری ضروری به نظر MPEG پخش گسترده رادیو و تلویزیونی بررسی تکنولوژی می رسد.

حتما در ادامه این مطلب را هم بخوانید:  دانلود پایان نامه پروژه ترازوی دیجیتال

بلوک دیاگرام فشرده سازی

( بلوک دیاگرام فشرده سازی)

بررسی دیجیتال سازی:

مزایای موجود در سیگنال دیجیتال باعث می گردد تا در طراحی سیستم های پخش همگانی منابع صوت و تصویر از حالت انالوگ به حالت دیجیتال یا دودویی حرکت شود.

برخی از مزیت هاای این کار عبارت اند از :

۱- پایداری و ایمنی بیشتر در برابر نویز و عوامل خطا و رسیدن به پاسخ بهتر و(SNR) بالاتر .

۲- قابلیت ذخیره سازی و بافرکردن به صورت بسیار انعطاف پذیر و در حجم بالاتر .

۳ – توانایی استفاده از الگوریتم های متنوع در پردازش دقیق سیگنال از جمله فشرده سازی .

۴- بالاتر بردن ضریب امنیت و دسترسی به داده ها از طریق رمزنگاری .

۵- قابلیت تکثیر متوالی از یک سیگنال دیجیتال بدون هیچ نقصانی در کیفیت سیگنال اصلی.

۶-آسانتر شدن استفاده از جلوه های ویژه در سیگنال صدا و تصویر دیجیتال .

۷– در سیستم های دیجیتال ایجاد تاخیر (delay) به آسانی قابل انجام است .

۸- سیستم های دیجیتال مستقل از استاندارد های متنوع پخش (PAL,NTSC,SECAM..)می باشند.

فشرده سازی:

همانطور که قبلا اشاره شد دیجیتال سازی سیگنال صوت و تصویر باعث افزایش بسیار زیاد حجم اطلاعات می شود . بنابراین برای ایجاد امکان پخش تلویزیونی تصاویر و یا برای ایجاد امکان ذخیره سازی و… به فشرده سازی سیگنال دیجیتال شده نیاز است. فشرده سازی ، کاهش نرخ بیت ،کاهش دیتا و یا کد کردن منبع همگی اصطلاحاتی هستند که یک مفهوم را دارند . در اصل خود اطلاعات )یا تقریباً همان اطلاعات)با کمیت کمتری منتقل می شود . دلایلی که باعث شده فشرده سازی عمومیت پیدا کند، اجازه مینیاتورسازی را می دهد، که با استفاده از دیتا های ذخیره شده کمتر ، همان زمان پخش ، با سخت افزار کمتر حاصل شود.

انواع اصول فشرده سازی عمومی:

حتما در ادامه این مطلب را هم بخوانید:  دانلود کتاب طراحی عملی فیلتر های دیجیتال و آنالوگ

Run Length Coding  RLC-1

وقتی که یک منبع اطلاعات عناصر مربوط به پیامی را تولید می کند که در آن یک جزء به طورمتوالی تکرار می شود فرستادن کد عنصر وتعداد آنها، نسبت به تکرار کد به صرفه,تر است.این عمل یک ضریب فشردگی متغیر ایجاد می کند که هر چه سری جزء تکرار شونده طولانی تر باشدضریب فشرده سازی بزرگتر خواهد بود.

Variable Length Coding  VLC-2

VLC به روش رمزنگاری با طول متغیر یا رمزنگاری آنتروپی می گویند . که در این روش کاهش نرخ بیت بر اساس این واقعیت استوار است که احتمال اتفاق یک عنصر تولید شده از منبع، توسط کدی که با n بیت در حالت هم احتمال بودن عناصر بوجود آمده است و ۲ به توان nاحتمال ممکن را خواهد داشت، گاهی اوقات مشابه نمی باشد. بنابراین برای کاهش نرخ بیت لازم برای انتقال رشته های تولید شده به وسیله منبع، مناسب است که عناصر با تکرار بیشتر با طول کمتر ازn بیت و عناصر با تکرار کمتر با تعداد بیت بیشتری، رمزنگاری شوند. که نتیجه آن، داشتن متوسط طول کمتر از طول ثابت n بیت می باشد.

Discrete Cosine Transform  DCT-3

( تبدیل کسینوسی گسسته)روش فشرده سازی بکار رفته برای تصاویر می باشد . تبدیل کسینوسی گسسته حالت ویژه ای از تبدیل فوریه اعمال شده بر روی سیگنال های گسسته) نمونه برداری شده)می باشد . در تبدیل فوریه یک سیگنال متناوب به سری هایی از توابع سینوسی و کسینوسی تبدیل می شود . سپس می توان سیگنال را بوسیله سری های ضرایب هر یک از این توابع، نمایش داد .

تحت شرایط مشخصی DCTسیگنال را تنها به یک سری از توابع کسینوسی هارمونیک هم فاز با سیگنال ، تبدیل می کند که این عمل بر خلاف فوریه تعداد ضرایب لازم برای توصیف سیگنال را به نصف کاهش می دهد .

در مورد سیگنال تصویر ، سیگنال اصلی سیگنالی است که به صورت دوبعدی نمونه برداری شده است . بدین علت یکDCT دو بعدی در جهت های عمودی و افقی خواهیم داشت که مقادیر گسسته روشنایی یا رنگ از یک بلوک n*n را به بلوک ها یا ماتریس های ضرائب n*n تبدیل می کند که ضرایب موجود در این بلوک ها دامنه هر یک از توابع هارمونیک کسینوسی را نشان می دهند .

حتما در ادامه این مطلب را هم بخوانید:  دانلود پایان نامه پروژه تابلوروان تک رنگ با mmc

DCT آنرا به یک ماتریس ضرائب۸*۸تبدیل می کند با میانگین گیری از ضرایب هریک از ۶۴ مربع و جمع کردن نتایج ،بدست می آید .

فشرده سازی تصاویر ثابت ( JPEG) :

قابل توجه است که فشرده سازی JPEG بسته به کاربرد و ضریب فشرده سازی مورد نظر می تواند با اتلاف و بی اتلاف باشد .ما فقط روش فشرده سازی با اتلاف را بررسی خواهیم کرد زیرا رمزنگاری تصاویر درونی در MPEG از همان مراحل استفاده می کند. در ضمن اینکه در این روش بسته به محتویات تصویر ، ضرایب فشرده سازی بیشتر از ۱۰ ، بدون هیچ نقصان قابل توجهی در کیفیت تصویر بدست می آید .

فشرده سازی با اتلاف در شش مرحله قابل توضیح است:

۱-تبدیل تصویر به بلوکها : تصویر عموما در فرمت Y Cb Cr به بلوکهای اولیه ۸*۸ نقطه ای تقسیم می شود.

۲- تبدیل کسینوسی گسسته

۳-آستانه گذاری و کوانتیزاسیون: این مرحله ویژگی بینایی انسان را در نظر می گیرد . مخصوصااین واقعیت که چشم نمی تواند جزییات ریز یک سطح روشنایی مشخص را تشخیص دهد .

۴-مرور زیگزاگ

 خب با مقدمه بالا کمی با فشرده سازی تصاویر آشنا شدیم فایل زیر را دانلود کنید تا در ۷۰ صفحه با نحوه فشرده سازی تصویر به روش MPEG بیشتر آشنا شوید..

دانلود آموزش کامل:

دوست عزیز برای مشاهده لینک دانلود باید عضو سایت باشید عضویت یا ورود

 اگر به پردازش تصویر علاقند هستید مقاله زیر را از دست ندهید:

    پردازش تصویر با میکروکنترلر

    پروژه کشف چهره با استفاده از LBP و SVM

این نوشته را با دوستانتان در تلگرام به اشتراک بگذارید :

درباره ی جهاندیده

با سلام درود به شما که مطالب سایت خودتان را مطالعه می کنید امیدوارم مطالب سایت برایتان مفید باشد و باعث پیشرفت روز افزون شما شود. دوران راهنمایی در کار منتاژ کیت های الکترونیکی بودم تا رفتم هنرستان ^_^ دو سال هنرستان الکترونیک خیلی چیزها یاد گرفتم ! دو سال کاردانی الکترونیک و کارشناسی ICT گرایش بهره برداری از سیستم های مخابراتی پر از تجربه بود و مدتی است در الکترونیک دنیای مشغولم . الکترونیک - تکنولوژی - ICT ، برنامه نویسی ...

یک دیدگاه

  1. ابوالفضل کامرانی

    سلام
    دست شما بابت این مطلب ارزشمند درد نکنه.
    فقط خواهشی که دارم اینه که سعی کنید مطالبی رو که میگذارید کمی بهتر توضیح بدید دربارشون. بازم ممنون

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

6 − پنج =