Аналіз зображень на основі виділення відмітних ознак. Цифрові кодери зображень з поелементною обробкою. Системи кодування з імпульсно-кодовою модуляцією, страница 2

Мал. 1.1.1.2 ілюструє застосування різних поелементних перетворень стиснення для квантування одноколірних изображень. Ці результати отримані шляхом цифрового моделювання: яскравість елементів вихідного зображення піддавалася одномірному 12-розрядному квантування в прецизійному пристрої введення в ЕОМ. Після нелінійного поелементного перетворення заново вироблялося рівномірне квантування на 8 рівнів і таким чином моделювалася квантування зі стисненням. Ці експерименти показують, що нелінійне перетворення стиснення  до деякої міри знижує помітність помилкових контурів і різні закони перетворення призводять до приблизно рівноцінним результатам. За повідомленням Фрея, квантування кольорових зображень із стисненням, заснованим на моделі кольорового зору, дозволяє без втрати якості зображення вдвічі зменшити число рівнів квантування в порівнянні з рівномірним квантуванням без стиснення.

1.1.2 Псевдошумове квантування

Візуальний ефект квантування, що виявляється в утворенні помилкових контурів, може бути в значній мірі усунений, якщо перед операцією квантування додати до відеосигналу малу псевдослучайную складову (псевдошум) і одночасно відняти її з сигналу, одержуваного на виході квантователя. Ця процедура, яка називається на честь її автора модуляцією Робертса, дозволяє квантувати відеосигнал, витрачаючи всього лише 3 виконавчі одиниці на кожен відлік і не допускаючи при цьому появи скільки-небудь помітихі помилкових контурів. Разом з тим такий процес квантування характеризується підвищеною середньоквадратичною помилкою і спотворенями, які сприймалися як «сніг» на зображенні.

Блок-схема системи псевдошумового квантування показана на мал. 1.1.2.1. Вхідний відлік, величина x якого представляє яскравість елемента зображення або деяку функцію яскравості, об'єднується з псевдовипадковим сигналом nr, і отримана сума z надходить на квантователя, що має рівномірну шкалу з кроком ∆. Можливі значення псевдовипадкового сигналу nr розподілені рівномірно в інтервалі від -∆ / 2 до ∆/2 з щільністю р (п_t) = 1/∆.                   (1.1.2.1)

Сигнал nr, що надходить від іншого джерела псевдошуму з рівномірною щільністю розподілу, вираховується з вихідного сигналу квантователя ω. В системі псевдошумового квантування сигнали п_t і nr формуються генераторами випадкових чисел, робота яких може бути синхронізована для отримання ідентичних псевдовипадкових послідовностей.

Основну ідею методу ілюструє рис. 1.1.2.1. Припущеним, наприклад, що деякому відрізку рядки зображення

Мал. 1.1.2.3 Схема процесу псевдошумового квантування

Мал. 1.1.2.4 Приклад псевдошумового квантування.

а - звичайне квантування; б - псевдошумовий сигнал; в - сума вхідного і шумового сигналів; г - квантована сума вхідного і шумового сигналів; д - результат псев дошумовою квантовання.

відповідає лінійно наростаючий сигнал (мал. 1.1.2.4, а). Будь-який перехід через пороговий рівень викликає при відтворені цього сигналу стрибок від одного рівня квантування до сосіднього. Якраз до перепадів такого характеру очі проявляють особливу чутливість, і саме вони відповідальні за виникнення помилкових контурів. Але становище змінюється, коли до вихідного сигналу додається псевдошумовая складова з рівномірним розподілом (мал. 1.1.2.4, б) і лише потім виробляється квантування, (мал. 1.1.2.4, г). Псевдовипадкова складова вносить у результат квантування додаткові коливання навколо рівня квантування, яким був би представлений відновлений сигнал у відсутність псевдошуму. Як видно, загальний розмах стрибків відеосигналу після квантування зростає. Далі, як видно з мал. 1.1.2.4, д, псевдошумовая компонента, спочатку додана до вхідного сигналу, віднімається від результату квантування. Ця операція веде до певного зближення відновленого сигналу з тим усередненим сигналом, що існував би за відсутності шумового впливу на процес квантування. Як можна бачити з наведеного прикладу, різкі скачки рівня поступають в даному випадку місце, взагалі кажучи, зменшеним перепадів, які супроводжують кожен перехід від елементу до елементу.