Стиснення даних під час передачі зображень
Курсовий проект з дисципліни
"Стиск даних під час передачі зображення"
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
2. Адресно-позиційне кодування
3. Опис алгоритму програми стиснення та відновлення зображення за методом АПК
4. Програма, що реалізує стиснення та відновлення зображення за методом АПК
5. Приклад стиснення двоградаційного чорно-білого зображення методом АПК
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
Техніка факсимільного зв'язку, що дозволяє передавати зображення, була винайдена в 1843 - за 60 років до винаходу друкарської машинки і за 138 років до появи IBMPC!
Протягом багатьох років факсимільний зв'язок не знаходив широкого застосування через відсутність ефективних комунікаційних інфраструктур. У 20-ті роки. нашого століття факсимільний зв'язок став більшою мірою використовуватися службами новин для передачі фотографій (фототелеграф). Факсимільний зв'язок, як і раніше, є кращим методом передачі карт погоди у віддалені місця та на судна в море. Техніка факсимільного зв'язку, використовувана для цього сьогодні, залишилася практично у незмінному вигляді.
Старі факсимільні апарати були незручні в роботі та досить дорогі. За останнє десятиліття зниження вартості та вдосконалення апаратних засобів висунули факсимільний зв'язок до ряду основних комерційних засобів зв'язку.
За всієї своєї складності, передача даних є просто передача чисел. Наприклад, щоб передати сторінку тексту, символи цього тексту кодуються в послідовність числових величин, що передаються каналом зв'язку, а потім декодуються назад у символи для обробки на приймальній стороні каналу.
Проте за факсимільного зв'язку передача інформації здійснюється дещо інакше. У цьому випадку кодуються не окремі символи повідомлення, а ціла сторінка, яка розглядається як зображення. Сигнал, що передається каналом зв'язку, представляє картину розподілу чорних і білих областей, що формують зображення. На приймальній стороні каналу факсимільна копія вихідної сторінки (оригіналу) відтворюється шляхом промальовування зображення відповідно до прийнятого сигналу.
Передача сторінки, тексту методом факсимільного зв'язку займає більше часу, ніж передача того самого тексту як блоку даних (послідовності символів). На передачу тексту, який містить 60 рядків по 80 символів у кожному рядку зі швидкістю 9600 біт/с, потрібно 5 секунд. На передачу тієї ж сторінки з використанням сучасного факсимільного обладнання знадобилося б 60 секунд, але факсимільний зв'язок має певні переваги порівняно з простою передачею даних, які компенсують збільшення часу, що витрачається на передачу. Найголовніша перевага – можливість передачі графічних зображень. Факсимільний зв'язок дозволяє передавати друкований текст без повторного введення з клавіатури.
Факсимільні апарати загального призначення згідно МККТТ поділяються на чотири основні групи:
2) апарати, що забезпечують передачу у зазначених умовах протягом 3 хв;
3) апарати, що використовують засоби цифрової обробки сигналу з метою скорочення надмірності та забезпечують час передачі менше 1 хв,
Факсимільний спосіб передачі інформаціїполягає в:
1) формуванні елементарних майданчиків на поверхні оригіналу розгортаючим елементом передавального апарату. Розмір елементарних майданчиків вздовж рядкарозгортки визначає роздільну здатність апарату, а розмір у напрямку, перпендикулярному рядку розгортки, визначає щільність розгорнення факсимільного зображення;
2) розгортку оригіналу розгортаючим пристроєм на передачі, що полягає в переміщенні елемента розгортання по поверхні носія запису. Розгортка здійснюється за рядками та по кадру. У площинних розгортках, як правило, розгортка по рядках здійснюється за рахунок переміщення розгортаючого елемента, а розгортка по кадру - за рахунок поступального руху поверхні, що розгортається. У барабанних розгортках рух по рядку і кадру проводиться в результаті одночасного обертання та поступального переміщення вздовж осі обертання барабана, що розгортає, з зображенням. Нормовані параметри розгортки – швидкість, напрямок, крок та щільність, модуль та коефіцієнт взаємодії, формат документа. Пристрої розгортки, елемент, що розгортає, і фотоелектричний перетворювач складають аналізуючий пристрій передавача;
4) обробці та перетворенні факсимільного сигналу до виду, зручному для передачі каналами зв'язку. Обробка залежить від групи апаратури. У факсимільній апаратурі першої групи та фотофаксимільній апаратурі застосовується амплітудна (AM) або частотна (ЧМ) модуляція. В апаратурі другої групи використовується амплітудно-фазова модуляція (АФМ) з частково пригніченою верхньою бічною смугою. Апаратура третьої та четвертої груп має цифрову форму сигналу;
5) передачі факсимільного сигналу через мережу зв'язку. У фотофаксимільній апаратурі з AM при роботі каналами ТЧ використовується двосмугова передача з несучою частотою 1900 Гц, пікової потужністю-3 дБ у точці нульового відносного рівня і співвідношенням амплітуд сигналу білого поля до сигналучорного поля 30 дБ. У фотофаксимільній апаратурі з ЧМ середня частота 1900 Гц, частота білого поля 1500 Гц, частота чорного поля 2300 Гц та рівень сигналу на виході передавача вибирається так, щоб максимальний рівень потужності не перевищував – 13 дБ.
У факсимільній апаратурі першої групи AM використовується лише для орендованих каналів. Частота, що несе, вибирається в межах 1300–1900Гц. Рівень на виході передавача від 0 до 7 дБ. Рівень білого поля на 15 дБ нижче за рівень чорного поля. Середньогодинний рівень потужності сигналу в межах – 15 дБ. У факсимільній апаратурі першої групи з ЧС середня частота 1700 Гц, рівень на виході передавача від 0 до –15 дБ, потужність сигналу має перевищувати –13 дБ у точці нульового відносного рівня. У факсимільній апаратурі другої групи використовується АФМ із несучою частотою 2100 Гц. Рівень сигналу білого поля вище за рівень сигналу чорного поля на 26 дБ. Рівень сигналу на виході передавача від 0 до -15 дБ. Середньогодинний рівень потужності не повинен перевищувати -15 дБ. У факсимільній апаратурі третьої та четвертої груп параметри цифрового сигналу визначаються типом модемів, що використовуються;
6) прийом факсимільного сигналу. Факсимільні приймачі апаратів першої та другої груп повинні здійснювати нормальний прийом факсимільних сигналів приїхпотужності від 0 до -40 дБ, а приймачі апаратів третьої та четвертої груп-від 0 до -43 дБ;
8) розгортці факсимільного бланка на прийомі, яка проводиться синхронно та синфазно розгортці оригіналу на передавальному апараті;
9) записи факсимільних сигналів на носій запису, що виробляється на світлочутливі матеріали, барвниками на звичайний папір, на спеціальні папери, що мають здатність змінювати колір під впливом прийнятогосигналу чи утворювати потенційний рельєф під впливом світла чи електричних впливів із наступним проявом цього рельєфу спеціальними барвниками. Пристрої розгортки та записи становлять синтезуючий пристрій приймача;
10) фазуванні факсимільних апаратів, що полягає у встановленні однакового положення розгортаючих елементів передавального та приймального апаратів по відношенню до початку рядка;
11) синхронізації факсимільних апаратів, що полягає у встановленні рівності швидкостей розгортки в передавальному та приймальному апаратах;
l2) управлінні циклом прийому – передачі, що полягає у технічному забезпеченні виконання операцій прийомопередачі та процедур взаємодії факсимільних апаратів у їхній логічній послідовності.
Кожна із наведених технічних операцій виконується відповідним технічним пристроєм. Конструктивно об'єднана сукупність цих пристроїв є факсимільний апарат.
Сеанс факсимільного зв'язку
Стандарт Т.ЗО розглядає сеанс факсимільного зв'язку як послідовну реалізацію п'яти різних фаз.