Geum.ru
   Книги, научные публикации Pages:     | 1 | 2 | 3 |

Тестирование: ...

-- [ Страница 3 ] --

ра МВК 18 с матрицей высокого разре для настройки на резкость проектируе Подытоживая все результаты, отме шения ICX 259 SONY 1/3" Мы и чита мой миры. Потом телекамеру убираем, тим, что МВК 18 обладает достаточно тели нашего журнала удостоились чес и на ее место устанавливаем светочув хорошими характеристиками. И, не ти первыми познакомиться с новин ствительный элемент, калиброванный смотря на то, что производитель нигде кой. Матрица SONY данного экзем под данный источник света, с помо не говорит о сверхчувствительности, пляра камеры, как и матрица на VNN 742, тоже оказалась с дефектом (белая точка появлялась при низком уровне освещённости, когда контур АРУ "за дирал" усиление), только на этой теле камере этот дефект был размером лишь с пиксел и находился далеко от центра, поэтому внимание на нем заострять не будем, тем более что тестирование по казало неплохие результаты.

Как и следовало ожидать от семи сотэлементной матрицы, при благо приятных условиях наблюдения разре шающая способность по горизонтали оказалась равной 580 ТВЛ. Тестирова ли мы камеру с "родным" объективом щью него измеряем освещенность, ко показатели у этой модели лишь немно (F2.0) и без него. Начнем с измерения торая будет на поверхности фотослоя гим уступают разрекламированным су максимального отношения си приемной матрицы, установленной в перчувствительным телекамерам серии гнал/шум. Эту величину мы находили зоне настройки на резкость. В отсут день ночь компании "ЭВС". Для рас таким же образом, как и на 16 ой моде ствие фильтров освещенность равна ширения рабочего диапазона освещен ли. Только в этом случае максимальное 370 к. Далее перед мирой устанавли ностей предлагается такая же камера с напряжение сигнала оказалось равным ваем последовательно разные оптичес блоком инфракрасной подсветки 1.08 В, а разность пиковых значений кие фильтры и измеряем освещен БИК18. Цена на этот продукт колеб напряжения шумов на уровне черного, ность в той же точке. В нашем ассорти лется от 129 до 216 у. е. в зависимости деленная на 6, равнялась 4.67 мВ. Та менте было несколько нейтральных се от объектива и ряда других модифика ким образом, сигнал/шум = 47.3 дБ. рых стеклянных фильтров и два фильт ций (МВК 18 405, МВК 18 409, МВК Наблюдая же реальные сцены, соотно ра с металлическим напылением. Пос 18 255).

Таблица №1. Таблица №2.

Освещенность Соотношение Освещенность Горизонтальное Контрастная (лк) сигнал/шум (дБ) (лк) разрешение (ТВЛ) чувствительность (%) 450 36 370 550 2. 29 34 0.037 500 2. 19 34 0.0039 400 7. 3.56 34 0.0008 300 14. 2.15 27 1.2 550 2. 1 20 0.004 400 7. CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ Опыт внедрения и эксплуатации системы видеонаблюдения в банках Андрей Кропов, ООО "Банковские информационные технологии" ("БИТ") Компания "БИТ" предлагает два вида Для решения этих задач предлагает централизованный мониторинг решений по системам видеонаблю ся использование ВОСБ, которая пред технического состояния системы.

дения: система видеонаблюдения ставляет собой территориально распре ЛВОС банкоматов размещаются не филиала банка и видеоохранная сис деленную систему, включающую следу посредственно на месте установки бан тема сети банкоматов. ющие компоненты: коматов в филиалах банка или торгово Оба предлагаемых решения объеди локальные видеоохранные систе сервисных предприятиях.

няют использование технологических мы (ЛВОС);

ЛВОС обеспечивают запись видео платформ с "открытыми" интерфейса пульты дистанционного видеокон информации, поступающей с видео ми, в частности, продукта "Интеллект", троля (ПДВ) группы банкоматов;

камер, в локальный видеоархив, обра поставляемого компанией ITV. пульт контроля технического со ботку сигналов с извещателей, уста Особо следует отметить решение, стояния (ПКТС) ВОСБ. новленных на банкомате, и передачу предлагаемое компанией "БИТ" для со ВОСБ обеспечивает выполнение "тревожных" сообщений на ПДВ. Ти здания видеоохранной системы сети следующих функций: повым решением для ЛВОС является банкоматов (ВОСБ). цифровая видеорегистрация собы установка двух видеокамер: фронталь В общем случае к задачам обеспече тий, связанных с эксплуатацией банко ной, обеспечивающей обзор зоны об ния безопасности банкоматов банка матов;

служивания клиентов, и вертикаль относятся: привязка параметров транзакции к ной, обеспечивающей обзор презенто защита инкассаторов при загруз видеоизображению при записи в архив;

ра банкомата.

ке/разгрузке банкоматов наличными передача тревожных сообщений и ПДВ размещаются в подразделени денежными средствами;

видеокадров на пульт дистанционного ях безопасности банка, объединяя защита держателей карт при вы видеоконтроля сети банкоматов с ис группу ЛВОС банкоматов по террито полнении операций;

пользованием штатных каналов связи риальному признаку, и обеспечивают защита банкомата от действий зло банкомата X.25 и TCP/IP прием и визуализацию "тревожных" со умышленников;

удаленные запросы к видеоархи общений, поступающих от ЛВОС, за защита от мошенничества при вы вам с использованием штатных кана просы к видеоархивам ЛВОС.

полнении операций. лов связи банкомата X.25 и TCP/IP Взаимодействие ЛВОС с ПДВ осу CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ ществляется по сети передачи данных ется как отношение продолжительнос факты нарушения условий эксплуата по протоколам TCP/IP или Х.25 с ис ти простоев к продолжительности ра ции компонентов ВОСБ, связанные с пользованием "штатного" канала связи боты компонента на протяжении кон нарушением температурного режима, банкомата. В системе предусмотрен кретного периода времени. низким качеством и перебоями элек также вариант непосредственного вза Возможными причинами неработо тропитания.

имодействия ЛВОС с ПДВ без исполь способности компонентов ВОСБ явля Качество сервисного обслуживания зования "штатного" канала связи бан ются: также влияет на значения показателей комата. неисправность элементов канала надежности компонентов ВОСБ и, в ПКТС ВОСБ размещается в подраз формирования аналогового видеоси первую очередь, на значение коэффи делении банка или сервисной компа гнала (видеокамера, блок питания ви циента готовности.

нии и обеспечивает мониторинг техни деокамеры, кабели и разъемы для под Для обеспечения требуемого качест ческого состояния ВОСБ. Данные о ключения видеокамеры);

ва сервисного обслуживания в ВОСБ техническом состоянии ЛВОС посту неисправность элементов систем предусмотрены соответствующие сред пают на ПКТС через ПДВ. Взаимодей ного блока (блок питания, материн ства, к которым можно отнести:

ствие ПКТС с ПДВ осуществляется по ская плата, вентиляторы, накопители 1. встроенные средства контроля сети передачи данных по протоколам на жестком магнитном диске, в том технического состояния компонентов TCP/IP. числе и ошибки программного обеспе ВОСБ;

В настоящее время ВОСБ внедрена чения);

2. средства централизованного мо на порядка 800 банкоматах. За время неисправность канала передачи ниторинга технического состояния;

эксплуатации установленных систем данных (ЛВОС ПДВ, ПДВ ПКТС). 3. средства формирования статисти совокупная наработка компонентов На значение показателей надежнос ческой и аналитической отчетности.

ВОСБ в пересчете на одну систему со ти оказывают влияние такие факторы, Первые два из перечисленных ставила 1000 лет. как: средств обеспечивают решение задач Следует отметить, что в ВОСБ банка качество используемых компонен оперативного выявления и устранения самым массовым компонентом являет тов технических средств и програм инцидентов, вызванных сбоями и не ся ЛВОС банкомата, которая относит много обеспечения;

исправностью компонентов ВОСБ.

ся к категории необслуживаемых сис обеспечение требуемых условий Средства формирования статисти тем, т.е. систем, которые функциони эксплуатации;

ческой и аналитической отчетности руют без участия персонала. старение (износ) оборудования;

обеспечивают решение задач контроля, К компонентам ВОСБ (ЛВОС, качество сервисного обслужива анализа и регулирования значений по ПДВ, ПКТС) предъявляются повы ния и др. казателей надежности компонентов шенные требования по надежности, Качество используемых компонен ВОСБ на заданном интервале времени.

которую можно оценить такими пока тов технических средств и програм Следует отметить, что встроенными зателями, как интенсивность отказов много обеспечения является домини средствами контроля технического со (или среднее время наработки на от рующим фактором, влияющим на зна стояния снабжены все компоненты каз), коэффициент готовности и коэф чения показателей надежности систе ВОСБ. Данные о техническом состоя фициенты неготовности системы в раз мы. Проводимый в процессе эксплуа нии компонентов ВОСБ и каналов свя резе причин. тации систем учет и анализ отказов зи передаются на ПКТС.

Интенсивность отказов системы вы компонентов ВОСБ позволили вы В состав ПКТС входит програм числяется как отношение числа отка явить элементы с повышенной интен мное средство "Монитор ВОС", кото зов системы, выявленных за некото сивностью отказов и перейти на более рое обеспечивает оперативное пред рый временной период, к продолжи надежные элементы. оставление информации оператору о тельности этого периода. Сравнительный анализ показал, что сбоях и отказах оборудования, а также Так как компоненты ВОСБ явля элементами с повышенной интенсив детальную информацию о конкрет ются восстанавливаемыми система ностью отказов являются: ном инциденте, позволяющую вы ми, то для оценки качества их функ видеокамеры;

явить его причину. На ПКТС автома ционирования используется такой блоки питания видеокамер;

тизирован процесс формирования за показатель, как коэффициент готов вентиляторы накопителей на жест явки на сервисное обслуживание от ности. Коэффициент готовности ком диске;

казавшего компонента ВОСБ. Сфор компонента ВОСБ определяется как блоки питания компьютера;

мированная заявка передается в кор отношение совокупной продолжи вентиляторы тельности периодов, когда компо процессоров.

нент находился в работоспособном Важным факто состоянии, к общему сроку его экс ром, влияющим на плуатации в рассматриваемом интер значения показате вале времени. При этом коэффици лей надежности, ент готовности ВОСБ в целом опре является соблюде деляется как среднее значение коэф ние условий экс фициентов готовности всех компо плуатации. Анализ нентов ВОСБ. причин отказов В свою очередь, коэффициент него компонентов по товности компонента ВОСБ определя зволил выявить CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ поративную информационную систе замена более качественны му (КИС) сервисной компании, где ми аналогами, в том числе, обеспечивается планирование и учет имеющими встроенный ре выполнения заявки, а также учет вы зерв;

явленных отказов элементов ТС и ПО. 2. снижение коэффици В свою очередь, статус выполнения ентов нагрузки блоков пита заявки из КИС передается обратно на ния;

ПКТС. Таким образом, оператор 3. организация режима ПКТС имеет всю необходимую ин автоматического запуска формацию о выявленном сбое или от при перебоях в сети элек казе компонента ВОСБ, а также о хо тропитания де выполнения работ по устранению 4. разработка и внедрение проблемной ситуации. диагностических модулей в В состав ПКТС входит также про составе локальных видеоси граммное средство "Генератор отчетов стем, организация системы монито выводы:

ВОС", которое обеспечивает возмож ринга технического состояния ЛВОС с 1. технологические платформы с ность получения различных статисти ПКТС, установленного в офисе сер "открытыми" интерфейсами позволяют ческих и аналитических отчетов. висной компании. создавать достаточно сложные много Полученные результаты анализа ин Проведение указанных меропри уровневые, территориально распреде тенсивности отказов элементов стали ятий позволило повысить надежность ленные специализированные системы основанием для проведения меропри компонентов ВОСБ: средняя наработ видеонаблюдения;

ятий по замене элементов на более на ка на отказ компонента ВОСБ повыси 2. с учетом того, что большинство дежные и, как следствие, позволили лась с 6.3 лет до более 10 лет, а среднее компонентов ВОСБ являются необслу улучшить значения показателей надеж значение коэффициента готовности живаемыми, то одним из недостатков ности. компонентов, охваченных централизо ВОСБ является отсутствие встроенных К таким мероприятиям следует от ванным мониторингом, составило средств, обеспечивающих автоматиче нести: 99.91%. ский контроль качества изображений с 1. выявление элементов и узлов с от Опыт внедрения и эксплуатации видеокамер.

носительно невысокой надежностью и ВОСБ позволяет сделать следующие CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ Объективная оценка качества цифрового видео Владимир Дмитриченко, компания Vocord Telecom Цифровые системы видеонаблюде ным наборам оригинального и обрабо ром использован оригинальный и, судя ния постепенно становятся одним из танного клипа;

по описаниям, весьма перспективный наиболее распространенных и вос Reduced reference" из клипов вы метод сравнения видео, но в настоящее требованных компьютерных прило деляются наиболее существенные для время он снят с производства и недо жений в различных сферах от систем вычислений характеристики, размер ступен, хотя ссылки на него можно безопасности до контроля технологиче ность и объем данных существенно найти в сети ( ских процессов и веб видеоконферен уменьшается и становится возможным archiv/993/99304.htm). Возможно, ры ций реального времени. Тем актуальней обмен этими характеристиками в реаль нок коммерческих аппаратно програм становится задача создания и распро ном времени по линиям связи с ограни мных специализированных комплексов странения методов оценки их качества, ченной пропускной способностью. для оценки видео еще не сформировал возникающая как у потребителей, так и Очевидно преимущество данного мето ся, но потребность в них, по нашему у производителей видеосистем. да в задачах контроля клиент серверных мнению, будет только возрастать.

Работы в этом направлении интен реализаций, где оригинальный и оцени Примером тщательно проработан сивно ведутся целым рядом организа ваемый видеоматериалы разделены как ного, согласованного с ITU и офици ций, среди которых ведущую роль иг во времени, так и в пространстве;

ально действующего национального рает ITU Международный союз по те No reference" оценивается видео стандарта, целиком посвященного во лекоммуникациям (International материал в отсутствие оригинала. Эти просам оценки видео, является стан Telecommunication Union, адрес в сети методы пока лежат больше в теоретиче дарт США ANSI T1.801.03 1996 (2003) Интернет: ской плоскости, но практическая по [3]. В нем отражены результаты объ index.html), функционирующий под лезность их развития не вызывает со емной и кропотливой работы, прове эгидой ООН и объединяющий нацио мнений. денной ITS (Institute for нальные правительственные и частные Исторически первые попытки оце Telecommunication Sciences), США, по учреждения, заинтересованные в раз нивания изображений основывались определению основных моделей, про витии телекоммуникационных техно на измерении среднеквадратической граммного и методического обеспече логий и стандартов. ошибки (RMSE, PSNR). ния объективной оценки видео [4].

Формально результатом этой дея Классическим показателем, исполь Использованное в стандарте предло тельности должны стать, в том числе, зуемым для сравнения изображений, жение было выбрано из шести претен общепринятые методика и програм является PSNR (peak signal to noise дентов, в числе которых фигурировали мное обеспечение для вычисления VQM ratio). Его недостатки общеизвестны ITS, NASA и ряд университетов, на ос (Video Quality Metric) единого показа по его значению мы не можем ничего новании статистического анализа кор теля, позволяющего оценить степень предположить о причине искажений, реляции результатов объективных из ухудшения видеоматериала (клипа) при значение показателя плохо коррелиру мерений и субъективных экспертных прохождении через оцениваемый ви ет с субъективной оценкой, и, тем не оценок.

деотракт. Для решения практических менее, простота вычисления и "обще Основным итогом разработчиков производственных задач необходим принятость" обеспечивают пока ему стандарта явилась формализация всех также набор показателей, каждый из уверенное лидерство, особенно в науч этапов оценивания качества исследуе которых позволял бы определить кон ных публикациях при сравнении мето мой видеосистемы от способа регист кретный источник искажений. дов обработки изображений. рации исходных и обработанных дан Основным требованием к показате В ряде работ [5, 6] предлагаются бо ных, их совмещения, вычисления пока лю качества является соответствие его лее обоснованные способы оценива зателей качества до статистической ве значения субъективным экспертным ния изображений. Так, индекс SSIM [6] рификации объективных вычислений оценкам сравниваемых клипов. Кроме ненамного сложней в вычислении (ос субъективными экспертными оценка того, оценка должна быть нормирован нован на общепринятых статистиках), ми. Немаловажно также и то, что на ной, то есть принимать значения в за но точнее отражает структурные иска сайте разработчиков данном диапазоне, например, от 0 до 1. жения в изображении, что отражается doc.gov/ доступна программа оценки Известные подходы к вычислению и в его названии (Structural Similarity для персональной ЭВМ.

объективной оценки качества разделя Index). Именно эти факторы позволили ос ют в зависимости от используемых ис В свое время компания Tektronix да тановить свой выбор именно на этой ходных данных на три больших класса: же предлагала программируемый ин методике в качестве основы для даль Full reference", в которых показа струментальный комплекс для измере нейших исследований.

тель качества рассчитывается по пол ния качества видео (PQA 200), в кото Кроме общей оценки VQM, вычис CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ ляемой в соответствии с одной из до вертикальный. Стандартное отклоне нее, стандартное отклонение, попада ступных моделей (общей, телевизион ние значений в ячейках диаграммы в ние в диапазон и др.) достаточно ши ной, видеоконференция и PSNR), вы полярных координатах характеризует рок и отражает субъективную оценку числяются и включаются в отчет про локальное размытие и зашумление для значимых изменений характерис межуточные параметры и характерис изображения. Уменьшение характери тик, учитывающую локальные особен тики, позволяющие оценить такие ха стики отражает размытие изображе ности изображения.

рактерные для цифрового видео, как ния, в то время как увеличение говорит Выполнение темпорального сво размытие, блочность и прерывистость об увеличении шума. Угловая составля рачивания. Полученные ранее темпо движения (см. Приложение 1). ющая отражает изменение ориентации ральные последовательности для каж Используемый в стандарте алгоритм пространственных данных и характе дого параметра приводятся теперь к относится к классу методов оценки ризует, например, блочность, характер единственному значению с использо "reduced reference", то есть вычисления ную для алгоритмов сжатия на основе ванием темпоральных сворачивающих проводятся по уменьшенному набору DCT. функций, например, среднего значе данных. Здесь для сравнения изобра Цветовая характеристика вычисля ния, стандартного отклонения или жений используется информация о ется как взвешенное произведение числа попаданий в значимый для на границах и относительных темпораль цветоразностных компонент по зоне блюдателя диапазон. В итоге получаем ных сдвигах в сравниваемых видеома интереса, является обобщением цвето набор скалярных параметров качест териалах. передачи. ва, каждый из которых отражает спе Общая схема оценки качества тести Контрастная характеристика вы цифическое искажение оригинально руемой системы включает числяется как стандартное отклонение го клипа.

Подготовку тестового оригиналь яркостной компоненты, чувствительна Масштабирование параметров к ного видеоклипа длительностью 8 10 к размытию и аддитивному шуму. рекомендованной шкале 0 1, если не секунд согласно ITU R BT.601. Темпоральная характеристика вы обходимо.

Воспроизведение клипа через тес числяется как стандартное отклонение Вычисление VQM согласно выбран тируемую систему с записью обрабо первой производной для каждого пик ной модели.

танного клипа на магнитном носителе села по времени, чувствительна к та Общая оценка вычисляется как согласно ITU R BT.601. ким искажениям, как выпадение или взвешенная сумма параметров. Для Создание тестового задания вы повторение отдельных кадров в потоке. каждой из моделей оценки (Общая, Те бор оригинального и обработанного Контрастно темпоральная харак левидение, Видеоконференция, Разра клипа и модели оценки (Общая, Теле теристика является перекрестным про ботчик, PSNR) влияние параметров на видение, Видеоконференция, Разра изведением контрастной и темпораль общую оценку (VQM) учитывается ве ботчик, PSNR). ной характеристик и чувствительна как совыми коэффициентами. В приложе Калибровка клипов, включающая к количеству движения, так и к количе нии приведены значения весов для мо выделение рабочих зон интереса, со ству пространственных деталей в сцене. дели "Телевидение". Для оценки воз вмещение клипов в пространстве и Полученный в результате набор можности практического использова времени, расчет пространственно тем "потоков" характеристик, как и исход ния методики нами были проведены поральных сдвигов и искажений усиле ный клип, является функцией време ряд тестов, показавших хорошее соот ния/смещения ("Gain/offset") для каж ни и пространства, но с уменьшенной ветствие расчетной VQM ожидаемым дой из компонент клипа. полосой. результатам и субъективным оценкам.

Фильтрация клипов (выделение Параметры качества вычисляются в Ниже представлены результаты трех градиентов), вычисление характерис следующей последовательности: тестов клипа (рис. 1a), подвергнутого тик качества и основных статистик. Сравнение характеристик для ори рис. 1b: двойному размытию с по Вычисление параметров качества. гинала и обработанного клипов. Вы мощью популярной программы нели Вычисление VQM согласно вы числяются количественные значения нейного видеомонтажа VirtualDub бранной модели. уменьшения или увеличения характе (фильтр "Blur" R=1 + фильтр "Blur" Остановимся подробнее на послед ристики с помощью набора функций R=2) ;

них трех этапах вычислений. сравнения, включающего коэффици рис. 1с: воспроизведение через си Фильтрация и вычисление характе енты уменьшения/увеличения, их ло стему PHOBOS производства ристик. Характеристики клипа вычис гарифмы или Евклидовы расстояния. ВОКОРД, Росcия, со средней степенью ляются по заранее заданным областям Уменьшение или увеличение каждой сжатия (bitrate =420 kB/s);

интереса во времени и пространстве. из характеристик отражает ухудшение рис. 1d: воспроизведение через си Основные группы характеристик: качества, обусловленного этой харак стему PHOBOS со значительной степе Градиентные служат для измере теристикой. нью сжатия (bitrate =220 kB/s).

ния искажений границ. Вычисляются Выполнение пространственного В протоколах тестов уверенно опре по градиентным изображениям, полу сворачивания ("collapsing"). Для каждо делены причина и степень искажений.

ченным последовательной фильтраци го момента времени двумерная харак ей по горизонтали и вертикали фильт теристика с помощью набора сворачи Выводы ром Собеля (рис. 2). Для этого строятся вающих функций приводится к одному По нашему мнению, методика вы двумерные диаграммы по данным обо значению параметра, а последователь числения VQM в соответствии со их клипов, где по одной оси отклады ность значений во времени образует стандартом ANSI T1.801.03 вается отклик каждого пиксела на го темпоральную историю параметра. (2003) является на сегодняшний день ризонтальный фильтр, а по другой на Набор функций сворачивания (сред наиболее проработанной методикой CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ объективной оценки качества видео Параметры качества, вычисляемые ний и их вклад в общую оценку. Оцен систем и может быть принята в качес согласно этой методике, позволяют ки, которые дает эта методика, доста тве основы для практического исполь также детализировать общую VQM, точно близки к субъективной оценке зования. выявить основные причины искаже качества видеоизображений.

Рис. 1a Рис. 1b Рис. 1c Рис. 1d Рис.1. Кадр из тестового клипа:

a) оригинал;

b) blured (VirtualDub);

c) вейвлет сжатие средней степени (PHOBOS, bitrate =420 kB/s);

d) значительное вейвлет сжатие(PHOBOS, bitrate =220 kB/s).

Рис. 2a Рис. 2b Рис.2a и 2b Градиентное изображение клипов 1a и 1b.

CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ Приложение 1. Результаты сравнения клипов программой ITS VQM_pc.exe a) b) Графики параметров качества и их вклада в общую VQM для тестов:

a) размытие (VirtualDub);

b) вейвлет сжатие средней степени (PHOBOS, bitrate =420 kB/s);

c) значительное вейвлет сжатие(PHOBOS, bitrate =220 kB/s).

c) Значения весов для выбранной модели ("Телевидение") VQM=si_loss * 0.1582 + hv_loss * 0.3039 + hv_gain * 0.3307 + chroma_spread * 0.031 +minimum(si_gain,0.1) * 3.4032 +ct_spread_gain * 0.1503 + ct_best_gain * 2.0097 + ct_worst_loss * 2.1356 + ct_extreme_gain * 0. Таблица 1. Основные показатели качества тестируемых клипов.

Показатель Тест 1: размытие Тест 2: среднее сжатие Тест 3: сильное сжатие VQM 30.5471 14.4281 16. Blurring (размытие) 60% 0% 4% Jerky or Unnatural Motion (прерывистость 0% 8% 14% или неестественные движения) Global Noise (общий шум) 0% 100% 100% Block Distortion(блочность) 0% 32% 44% Error Blocks (ошибочные блоки) 0% 0% 0% Y Gain: (усиление) 0.9976 0.8986 0. Y Offset: (смещение) 0.1993 10.0710 11. Cb Gain: 0.9875 0.4283 0. Cb Offset: 0.4374 0.8536 0. Cr Gain: 0.9950 0.4210 0. Cr Offset: 0.3602 0.4940 0. Литература.

1. ANSI T1.801.01 1995, "American National Standard for Telecommunications Digital Transport of Video Teleconferencing/Video Telephony Signals Video Test Scenes for Subjective and Objective Performance Assessment," American National Standards Institute.

2. ANSI T1.801.02 1995, "American National Standard for Telecommunications Digital Transport of Video Teleconferencing/Video Telephony Signals Performance Terms, Definitions, and Examples," American National Standards Institute.

3. ANSI T1.801.03 1996, "American National Standard for Telecommunications Digital Transport of One Way Video Signals Parameters for Objective Performance Assessment," American National Standards Institute.

4. Stephen Wolf, Margaret Pinson. Video Quality Measurement Techniques. NTIA Report 02 392.

5. A. B. Watson, J. Hu, and J. F. III. McGowan, Digital video quality metric based on human vision," Journal of Electronic Imaging, vol. 10, no. 1, pp. 20 29, 2001.

6. Z.Wang and A. C. Bovik, A universal image quality index, IEEE Signal Processing Letters, 2002.

7. ITU R Recommendation BT.500, "Methodology for subjective assessment of the quality of television pictures," Recommendations of the ITU, Radiocommunication Sector.

CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ Опыт применения ADV202 JPEG2000 кодека от Analog Devices Авторы:

Горбачёв Василий Викторович. Ведущий инженер НИЛ 33 НИЧ МТУСИ, Седов Михаил Олегович. Студент 5 го курса МТУСИ.

релизов технической документации. Для проведения сравнения ADV Необходимо сказать несколько слов с представителями своего класса вей о том, какими мотивами можно руко влет кодеков с точки зрения конструк водствоваться при выборе конкретного тивных возможностей можно предло компрессора, хотя это и не является жить лишь пару моделей кодеков.

предметом этой статьи. Одним из ос Скромность сравнительного ряда объ новных элементов стратегии выбора ясняется, прежде всего, тем, что является сравнение устройств одного ADV202 один из первых кодеков стан семейства, в данном случае компрессо дарта JPEG2000. В какой то мере мож ров, по алгоритму компрессии и кон но попытаться сравнить его с предыду структивным особенностям. Впрочем, щим изделием ADI (ADV601) и издели сравнить в полном объёме в рамках ем компании Amphion (CS6590). На этой статьи методы компрессии, осно момент написания статьи никаких дру ванные на дискретном вейвлет преоб гих весомо представленных изделий разовании (DWT discrete wavelet trans этого класса, за исключением частных form) и дискретном косинусном преоб реализаций компрессоров в аппарат Горбачёв Василий Викторович.

разовании (DCT discrete cosine trans ной среде сигнальных процессоров и Вейвлет компрессор ADV202 доста form) преобразованиях, конечно, не FPGA, нам найти не удалось.

точно новое изделие на российском удастся. Этой теме посвящено немало Для того чтобы убедиться в значи рынке электронных компонентов. публикаций. Для конечного пользова тельном преимуществе ADV202 по Обобщённой и доступной разработ теля важно знать, что вейвлет преобра сравнению с двумя отмеченными мо чикам информации о его применении зование позволяет несколько увели делями, достаточно даже поверхност пока нет. В некоторых ситуациях опыт чить эффективность компрессии и дает ного сравнения. Основное различие применения нарабатывался настолько возможность избавиться от эффекта между ADV601 и ADV202 заключается в наощупь, что невольно вспоминается блочности, который является артефак том, что в ADV601 реализован "фир каламбур известного римского оратора том компрессии JPEG, основанной на менный" алгоритм вейвлет компрес Плиния Младшего: "Первым может DCT. Первая из указанных особеннос сии компании Analog Devices, а считать себя тот, кто сильно отстал от тей вейвлет компрессии важна для ADV202 это аппаратная реализация предпоследнего". Справедливости ради экономии объема среды хранения дан стандарта JPEG2000. Точности ради необходимо отметить, "предпоследний" ных и эффективного использования необходимо отметить, что ADV601 во не подвёл. Помощь от службы техниче полосы пропускания канала передачи. обще не может самостоятельно произ ской поддержки Analog Devices, нашего Вторая для визуального восприятия водить сжатие. Идеологически он реа "предпоследнего", значительно ускори реконструированного изображения. У лизован как сложное специализиро ла процесс освоения изделия. вейвлет компрессии есть ещё одно ванное периферийное устройство к ли Особую благодарность хотелось бы свойство, выгодно отличающее её от нейке сигнальных процессоров ADI.

высказать специалистам этой службы DCT. Вейвлет декомпозиция изобра Сама микросхема кодека выполняет Юзо Шида (Yuzo Shida) и особенно жения (распаковка) позволяет восста вейвлет преобразование, вычисление Кристин Бако (Christine Bako), кото навливать его с отличным от исходного рые оперативно поддерживали нас в пространственным разрешением, крат ситуациях, когда возникали проблемы, но меньшим степени 2. Показателем не освещённые в технической доку степени в этом случае будет количество ментации компании производителя. уровней вейвлет преобразования. Это Начальные сведения об устройстве и очень важно в тех ситуациях, когда ре возможностях кодека можно получить сурс среды передачи не позволяет пе на странице редать всю декомпозицию на приём /en/prod/0%2C2877%2CADV202%2C00.ht ный конец без снижения кадровой ско ml сайта ADI. FTP ресурс ADI рости. Во всём вышеизложенном нет ftp://ftp.analog.com/pub/Digital_Imaging/ никакой апологетики вейвлет мето содержит большой объём технической дов, а всего лишь изложены наши со документации на это изделие. Посколь ображения при выборе ADV202 в усло ку изделие это достаточно новое и нахо виях конкретной задачи. В частности, дится в стадии инженерных образцов, последнее свойство вейвлет преобра всем, осваивающим его, нужно быть го зования явилось для нас определяю товыми к относительно частой смене щим в выборе метода компрессии.

Седов Михаил Олегович.

CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ статистики кадра, собственно сжатие Xilinx. А как учит нас грустный россий платам может быть найдено в учебном (квантование) и энтропийное кодиро ский опыт, обычно устройства "залива процессе соответствующих специаль вание сжатого изображения. Для вы емые" в ПЛИС доступны в России ча ностей ВУЗов.

числения коэффициента сжатия ис ще всего в "килоштуках". И даже воз Отсутствие версии компрессора пользуется сигнальный процессор, ко можность получения образцов от ком ADV202 в QFP форм факторе несколь торый по переданной ему статистике пании производителя, если таковая ко осложняет проведение НИР с его кадра и условиям, заданным извне, вы имеется, не спасает положения, если за использованием. Разработка и изготов числяет коэффициент сжатия и затем этапом НИОКР следует мелкосерий ление прототипа печатной платы с по передает его в кодек. Конечно, вместо ное производство. садочным местом под BGA корпус сигнального процессора может ис Собственно изложение опыта при занятие непростое везде, а в России в пользоваться другая host машина. В менения ADV202 можно начать с упо особенности. Если же вслед за первым отличие от ADV601, ADV202 это полно минания об эволюционных платах для прототипом предполагается ещё и вто функциональный кодек. Он имеет этого компрессора. Для ADV202 их рой, и, не дай Бог, третий, весь процесс большой объём внутренней памяти для анонсировано три. Две из них пред превращается просто в подвиг щедрос всех стадий операций компрессии де ставляют собой PCI платы для оценки ти и терпения. В нашей конкретной си компрессии. К сожалению, нам при компрессии видео стандартного разре туации было принято решение разра шлось столкнуться с некоторыми огра шения (ADV202SD EB) и видео высо ботать и изготовить мезонинную пе ничениями в использовании этой па кого разрешения (ADV202HD EB), а чатную плату, на которую устанавлива мяти, о чём будет сказано ниже. Одна третья позволяет оценить использова ется только микросхема кодека ко пока ADV202 не вышел из периода ние ADV202 при построении CCTV си ADV202. На период НИР посадочное инженерных кристаллов, есть надеж стем (JPEG2000 VidPipe). Безусловно, место компонента ADV202 в PCAD'е да, что всё это можно списать на "дет полезные на этапе начальной оценки приобрёло вид этой платы. При этом ские болезни" изделия. алгоритма компрессии и затем кон требования к прототипу основной под Amphion CS6590 наиболее похо кретных схемотехнических приёмов мезонинной платы остаются приемле жее на ADV202 устройство. В немалой для условий России, однако, эти уст мыми для НИР. Внешний вид одной из степени это связано с тем, что оба они ройства чаще всего не очень подходят таких плат представлен на иллюстра являются реализациями ции. Кроме некоторой стандарта JPEG2000. Од экономии времени и денег нако, на наш взгляд, и в получается ещё довольно этом сравнении ADV202 удобный доступ ко всем имеет ряд преимуществ, выводам кодека для конт которые для краткости све роля сигналов.

дены в следующий список. Все основные проце 1. ADV202 имеет боль дуры по инициализации и шой объём внутренней па запуску кодека описаны в мяти, в то время как в документе "Getting Started CS6590 предусмотрена with ADV202", который до только память на один ступен на FTP сайте ADI.

блок (tile) размером до Всё изложенное в доку 128х128 пикселов. менте хорошо совпадает с 2. ADV202, в отличие от действительностью. Одна CS6590, имеет полнофунк ко у этого вполне достой циональный ITU.R BT656 совмести по критерию стоимость/эффектив ного документа, нашёлся все же один мый видео интерфейс, что позволяет ность применения. Опыт применения недостаток. После ознакомления с тек подавать сигнал на него непосред аналогичной платы для предыдущей стом и уже после начала работ, через ственно с выхода АЦП. разработки ADI ADV611 (CCTVPipe) некоторое время стало ясно, что рядом 3. Объём доступной на сайте произ показал относительную неэффектив с этим документом должен был бы, на водителя документации для ADV202 ность их при разработке конкретных ходится ещё и следующий, название значительно больше. проектов. После прохождения двух которого могло бы переводиться при 4. ADV202 доступен в России в не упомянутых выше этапов плата не мерно так: "А теперь продолжим с больших количествах, что очень важно сколько раз использовалась для срав ADV202". Иными словами, руководя на этапе НИОКР и при мелкосерий нения функционирования проблемных щая часть документа "GettingЕ" закан ном производстве. участков проекта. Причём сделать это в чивается запуском кодека в работу пос Один только последний пункт спо желаемом объёме не всегда удавалось ле процедуры инициализации. Как уп собен был бы "убить наповал" многих из за разницы в схемотехнике. Если равлять прибором во время работы, потенциальных конкурентов ADV202, учесть, что в отличие от ADV601, кодек пришлось выяснять у службы техниче если бы они имелись. В этой связи не ADV202 имеет несколько режимов ра ской поддержки ADI, поскольку доку обходимо отметить, что дизайн CS6590 боты и две шины для вывода компрес ментация об этом умалчивает.

рассчитан на использование аппарат сированных данных, полезность при Вкратце процедура инициализа ной среды ПЛИС. В документации обретения эволюционной платы стано ции состоит из следующих этапов:

Amphion в качестве таковых указыва вится ещё более сомнительной. Скорее Загрузка специального програм ются кристаллы компаний Altera и всего, оптимальное применение таким много обеспечения (firmware), бинар CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ ные и ASCII файлы которого есть на Порт для вывода (ввода) компрес для уменьшения стоимости проекта.

FTP сервере ADI. Firmware для режима сированного видеопотока в формате При этом в качестве host машины ис кодера содержит 32 килобайта кода, ис JPEG2000 JDATA. 8 разрядов. Выде пользуется недорогой микроконтрол полняемого внутренним микроконтрол ляется из host шины, но работает по лер, который только программирует лером ADV202, недоступным снаружи. синхронному протоколу. кодек и управляет им, а компрессиро Предварительная инициализация. Последовательный SPI подобный ванные данные выводятся в режиме Процесс, во время которого в специ двунаправленный порт, работающий в JDATA. В качестве примера такой кон альную область памяти заносятся пара режиме Master. фигурации можно предложить апроби метры сессии: формат входного видео, Host шина, о которой уже упомина рованное решение изображённое на разрядность видео АЦП, количество лось выше, имеет два основных режима блок схеме.

уровней wavelet преобразования и т.п. работы. Режим обычного асинхронно Честности ради нужно объяснить Инициализация. Это процедура го обмена отдельными словами про такую тягу к экспериментам. Отчасти чтения "Application ID" из специально граммируемой разрядности Normal это конечно просто российский мента го регистра кодека. Совпадение полу Host Mode, и режим DMA с програм литет (как тут не вспомнить анекдот ченного значения с указанным в доку мируемой величиной пакетов и разряд про сибирских лесорубов, испытывав менте "GettingЕ" говорит о том, что ностью слова. Есть ещё третий режим, ших японскую бензопилу). Но была и firmware работает штатно. при котором часть host шины работает более прагматичная причина. Экспе Пост инициализация. Конфигу по протоколу JDATA. С учётом этого рименты проводились с целью исполь рирование DMA канала, если это не возможны четыре способа обмена дан зования внутренней памяти кодека в обходимо. ными в режиме компрессии. Они све качестве буфера при работе с медлен Сброс одного из флагов прерыва дены в Таблицу 1. ной линией связи. Но, как выяснилось, ния и старт операций компрессии/де Далее необходимо сделать одно су использовать внутреннюю память в та компрессии. щественное замечание относительно ком качестве, видимо, невозможно, Инициализация проводится через скорости работы host шины. Выше что можно считать недостатком этого масштабируемую (16,32 разряда) уже упоминались эксперименты с про изделия. Наверное, у разработчиков SRAM подобную асинхронную host граммной эмуляцией шины, работаю компрессора были причины для созда шину. Такие шины повсеместно ис щей на частоте 100 КГц. Строго говоря, ния именно такой конфигурации, тем пользуются в MCS51 совместимых ми это не документированный режим ра не менее, с точки зрения пользователя кроконтроллерах. В нашей задаче такой боты шины. В Data Sheets на ADV202 не очень понятное ограничение функ контроллер не применялся, поэтому (Rev.B) в таблице 4 на стр. 6 задаётся циональности, тем более что существу была сделана программная эмуляция параметр tRCYC, определяющий время ют примеры таких решений, где внут host шины, работающей с тактовой ча цикла шины по чтению (аналогичный ренняя память компрессора является стотой около 100 КГц. Для упрощения и параметр tWCYC по записи, таблица буфером линии связи. Например ускорения обмена программная обра 5). Максимальное время этого цикла JPEG baseline кодер фирмы Toshiba ботка сигнала ACK (Acknowledge) не связано с внутренней тактовой часто "Chameleon".

проводилась. На этапе отладки прото той JCLK и равно пяти периодам этой Рискуя сказать банальность, отме кола host шины его наличие контроли частоты. При программировании PLL тим всё таки безусловную полезность ровалось логическим анализатором. А обычное значение этой частоты уста сравнения конкретных участков разра впоследствии адекватные реакции ко навливается равным 108 МГц при вход батываемого изделия с "Bug листом" дека на команды, и в частности совпа ной тактовой частоте 27 МГц (MCLK). ADV202(ftp://ftp.analog.com/pub/ дение Application ID, служили косвен Таким образом, минимальная частота Digital_Imaging/ADV202_PCN_and_Errat ным подтверждением его наличия. обращения к host шине при таких уста a). В нашем опыте освоения режима После старта кодека начинается новках будет около 20 МГц. Однако, JDATA почти своевременное обраще процесс компрессии/декомпрессии. как выяснилось во время эксперимен ние к документу "ADV202 PCN and Для удобства описания сосредоточим тов, до момента старта компрессии/де Errata for ADV202 ES3 samples" (сейчас ся на процессе компрессии. Всё ска компрессии (см. процедуру инициали уже есть версия ES5) позволило поте занное ниже достаточно прозрачно зации) вполне работоспособна "задум рять не очень много времени на борьбу транспонируется для режима деком чивая" реализация host шины. Но вот с одним из "детских" дефектов кодека.

прессии. считывание компрессированных дан Несколько слов необходимо ска Обширная периферия 202 го по ных с такой скоростью уже невозмож зать о полезных вспомогательных сред зволяет создавать системы с различной но. Появляется внутреннее аппаратное ствах для использования ADV202. В конфигурацией. Система периферий прерывание (недокументированное) и книге Дж. Миано "Форматы и алгорит ных шин кодека выглядит следующим останов ядра кодека. Такую конфигу мы сжатия изображений в действии" образом: рацию host шины можно использовать приводится пример программы Порт ввода (вывода в режиме де Входная шина Выходная шина Режим вывода данных компрессии) некомпрессированного Pixel Interface Host Bus Normal Host Mode цифрового ITU.R BT656 совместимо Pixel Interface Host Bus DMA го видеосигнала Pixel interface. 8 Pixel Interface Host Bus JDATA JDATA Mode разрядов.

Host Bus Host Bus HIPI Host Interface Pixel Interface* Порт для связи с host машиной Host Bus. 16 32 разряда. DMA функци Таблица №1. Использование периферийных шин кодека в режиме компрессии ональность. * В HIPI режиме то же возможно использование Normal Host Mode и DMA.

CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / АВТОРСКИЕ СТРАНИЦЫ JPEGDump (имеется исполняемый код Поскольку не все блоки и маркеры c программными средствами по работе с на диске) для "разборки" кодового по нужно обрабатывать, лучше сделать ак видеоданными компрессированными по ал тока JPEG baseline. По аналогии с ней цент на стандартизацию обработки. горитмам на базе вейвлет преобразования.

полезно сделать подобную программу Добавлять обработку новых блоков С большинством тезисов статьи и для JPEG2000. Такая программа (у (маркеров) можно постепенно. Если можно согласиться. Тем не менее, по на нас она называется Jpeg2000Dump) для каждого блока (маркера) отдельно шему мнению, имеются небольшие не декодирует блоки и маркеры JPEG2000 пишется соответствующая функция, то точности. Так кодек AVD601 назван не и выводит полученную информацию в основной код изменяется минимально. полнофункциональным, что не совсем текстовом виде. Помимо декодирова И в заключение хотелось бы выска точно. Вмешательство стороннего про ния программа также анализирует зать некоторые соображения о жизнен цессора необходимо лишь для реализации структуру файла в со алгоритмов с постоянным по ответствии с основ током данных (constant bit ной версией стандар rate). В остальных случаях та JPEG2000 внешний процессор был необхо (ISO/IEC 15444 1) и дим только для инициализации если в нём есть ошиб и чтения компрессированных ки сообщает об этом. данных.

Основная версия Отсутствие исполнения стандарта JPEG2000 ADV202 в корпусе QFP вряд ли описывает два форма можно считать недостатком.

та файла jp2 и j2c. Многие компании предлагают Jpeg2000Dump под свои услуги по качественному держивает оба. Файл в монтажу компонент, в том формате j2c содержит числе BGA, в мелкосерийных и в кодовый поток (code единичных количествах. Так stream), то есть все не же появилось недорогое обору обходимые данные дование для монтажа BGA.

для декодирования По нашему опыту, при серий изображения. А файл ном производстве с компонен jp2 инкапсулирует j2c и, кроме кодово ном цикле ADV202. Несколько затянув тами в корпусах BGA реже возникают го потока, хранит ещё и метаданные. шейся выглядит стадия инженерных проблемы, связанными с некачественным При работе с файлом j2c программа образцов. В одном из ранних релизов монтажом.

обрабатывает маркеры (marker). Боль документа "ADV202 Compression К сказанному в статье следует доба шая часть маркеров содержится в заго CODEC. How to use the ADV202" упо вить, что важным преимуществом ко ловке файла. В области данных могут со миналось о том, что в конце 2004 года дека ADV202 является устойчивость его держаться только два типа маркеров: станут доступны кристаллы, у которых работы. Кодек не "зависает" при приходе Start of packet (SOP) и End of packet head firmware будет загружен в ROM. В ны ошибочных видеоданных, возникающих er (EPH). Программа находит маркер и, нешних образцах оно загружается в вследствии срыва синхронизации видео если он ей известен, запускает функцию RAM. Переход firmware из одной памя АЦП. Кодек устойчиво работает при обработки этого маркера. Если маркер ти в другую, видимо, должен был бы оз любом характере видеоданных, в том не известен, то выводится его код в ше начать логическое завершение стадии числе и на сильно зашумлённых кадрах, стнадцатеричном виде и данные, кото инженерных образцов и начало ком чего нельзя было сказать о его предшест рые содержит маркер. Программа конт мерческого производства. Впрочем, в венниках.

ролирует наличие обязательных марке современном релизе вышеупомянутого Также следует отметить высокую ров и сообщает, если какой то из них от документа вообще отсутствует инфор эффективность видеокомпрессора сутствует. Обработка маркеров в области мация об этом. По данным службы тех ADV202: при аналогичном качестве размер данных заключается в подсчёте количес нической поддержки ADI, этот этап на сжатого кадра в среднем в 1.4 раза мень тва маркеров SOP и EPH. ступит ближе к концу 2005 года. ше, чем при использовании AVD601. Это При работе с файлом jp2 сначала Итак, ADV202 представляется изде говорит о существенно большей эффек анализируются блоки (box). Обработка лием вполне достойным. Будем наде тивности арифметического инкодера по блоков такая же, как и маркеров. Если яться, что всё получится. сравнению с инкодером Хафмана. Также обрабатываемый блок известен про дополнительное сжатие до 30% можно грамме, то запускается функция обра получить при использовании режима ботки этого блока, если не известен, то Мнение наших экспертов. Комменти "deinterlacing", когда обрабатывается це выводится его название (структура руют специалисты компании Vocord ликом кадр видеоизображения, а не от блока позволяет это сделать), и дан Telecom: дельные полукадры.

ные, которые он содержит. При обна Мы применяли в своих серийных издели Существенным минусом, связанным с ружении блока, в котором содержится ях кодек Analog Devices AVD611 c 1999 года, применением ADV202 является большая кодовый поток, программа начинает и в данный момент готовится к выходу на ресурсоёмкость программных декомпрес работать как с файлом j2c типа. Нали рынок целая линейка изделий с новым коде соров JPEG2000. Это относится только чие обязательных блоков также конт ком ADV202. Накоплен большой опыт рабо к тем случаем, когда ADV202 не исполь ролируется. ты с этими видеокомпрессорами, а также зуется как аппаратный декомпрессор.

CCTV Focus / № 3 (15) / 05 06.2005 / Pages:     | 1 | 2 | 3 |    Книги, научные публикации