Сжатие данных при передаче изображений (стр. 2 из 2)

Фаза В: Процедура, предшествующая передаче сообщения

Фаза С: Передача сообщения

Фаза D: Процедура, завершающая передачу сообщения

Фаза Е: Завершение вызова (разрыв связи)

Фазы сеанса факсимильной связи

Период от фазы А до фазы Е включительно известен как сеанс факсимильной связи (рис. 7.7). Период, который включает фазы В,

С и D, называется процедурой факсимильной связи.

Первая фаза называется фазой вызова, или фазой установления связи. Это просто означает, что абонент (неавтоматизированная станция) или сам аппарат (автоматическая станция) вызывает принимающую станцию. На приемной стороне отвечает факсимильный аппарат (автоматическая станция) или другой абонент (неавтоматизированная станция). На неавтоматизированных станциях выполняется некоторая процедура для подключения факсимильного оборудования к каналу связи. Фаза вызова завершается, когда два факсимильных аппарата связываются друг с другом.

В фазе выполнения процедуры, предшествующей передаче сообщения (фаза В), два факс-терминала согласовывают, выбирают и подтверждают параметры связи. Эти параметры включают в себя терминальную группу и поддерживающие опции. После согласования параметров терминалы обмениваются сигналами фазирования и калибровочными сигналами, устанавливают синхронизацию и выполняют другие действия, необходимые для обеспечения стабильной связи.

Фаза С включает как передачу сообщения, так и сопровождающие эту передачу процедуры. Передача факсимильного сообщения есть просто форматирование и передача обычных данных, получающихся при обработке изображения. Процедура сопровождения сообщения выполняется в то же самое время, когда передается сообщение. Она включает команды и ответы, которые управляют синхронизацией, выявлением и коррекцией ошибок и осуществляют диспетчерские функции на линии связи.

Процедура, завершающая передачу сообщения (фаза D), может включать обмен различными сообщениями. Типичными сообщениями в этой фазе являются запросы или информация о передаче дополнительных страниц, указания на завершение передачи основного сообщения (подтверждение получений этих указаний) или на начало процедуры завершения сеанса связи.

Конечная фаза любого успешного сеанса связи (фаза Е) – разрыв связи. В этой фазе обе связывающиеся станции просто отключаются от линии («вешают трубку») вручную, автоматически или с помощью той или иной комбинации этих двух способов.

2.Адресно-позиционное кодирование (АПК)

При кодировании штриховых изображений возможны новые значения двух типов: переход из белого в черное и переход из черного в белое. Координата элемента с новым значением яркости (КНЗ) отсчитывается относительно начала строки изображения (рис. 2).

Рис. 2 Кодирование двухградационного факсимильного сигнала по методу АПК

Для безошибочного восстановления изображения по сжатым данным необходимо в начале кодограммы строки указать признак (код) ее начала и значение яркости первого элемента строки:

/код начала строки/ /код первого элемента/ /КНЗ/ /КНЗ/ ………. /КНЗ/.

При равномерном кодировании длина кода будет определяться из условия, что элемент с новым значением яркости находится в конце строки. Таким образом, длина двоичного кода k=log₂N, где N – число элементов изображения на строке. Коэффициент сжатия k_сж при равномерном кодировании новых значений можно вычислить, зная вероятность Р_зн появления таких элементов:

k_сж=N/(m_н+m_я+NP_нзlog₂N),

где m_{н –} длина кода начала строки, m_я – длина кода яркости первого элемента.

При АПК нельзя достичь высоких коэффициентов сжатия, если насыщенность изображения деталями высока, поэтому его целесообразно применять при кодировании изображений, для которых вероятность новых значений не превышает 0,2–0,3.

Достоинством АПК является его низкая чувствительность к ошибкам. Поражение ошибкой кода координаты нового значения приводит к искажению небольшой группы элементов строки до следующего нового значения яркости.

3. Описание алгоритма программы сжатия и восстановления изображения по методу адресно-позиционного кодирования

Описание алгоритма программы сжатия

Программа написана на языке программирования Паскаль, начинается с раздела описания констант, переменных и процедур, используемых в программе.

Во втором блоке на экран выводится сообщение «введите 7 цифр значения яркости элементов строки».

В третьем блоке сброс переменой l в ноль и переменной f, содержащей информацию на передачу.

В четвертом блоке описывается цикл от 1 до 7дляобработки массива исходных данных.

В пятом блоке определяется координата нового значения, в процедуре to_binary переводится в двоичную форму и добавляется к f– переменную на передачу.

В шестом блоке к переменной f добавляется код начала строки – служебная комбинация из одиннадцати единиц.

В седьмом блоке на дисплей выводится содержимое переменной f, которая используется для хранения закодированной строки. Этим заканчивается алгоритм программы сжатия одной строки.

Описание алгоритма подпрограммы to_binary

Процедура to_binary переводит значение переменной l в двоичную форму, которое добавляется к переменной на передачу данных – f.

В первом блоке схемы представлен заголовок процедуры.

Во втором блоке описываются локальные переменные типа Word для хранения промежуточных данных.

В третьем блоке происходят начальные установки для перевода переменной l в двоичную форму.

В четвертом блоке происходит сравнение переменной S и переменной K, соответствующей 2ⁿ, где n изменяется от 10 до 0. При условии, что S >= K выполняется шестой блок, где добавляется единица к переменной f и изменяется содержимое переменной S, в противном случае выполняется пятый блок, где осуществляется добавление нуля к переменой f на передачу данных. В седьмом блоке происходит деление на два переменной К, т.е. переход к следующей степени.

При выполнении условия i = 12 выполнение подпрограммы завершается.

Описание алгоритма восстановления изображения по Адресно-позиционному методу

Во втором блоке описывается цикл от 1 до 7 для вывода на экран массива значений, полученных после восстановления закодированных данных, переменная i является счетчиком массива b для хранения восстановленных значений.

В третьем блоке схемы выполняются начальные установки необходимые для корректного восстановления закодированных данных.

В четвертом блоке описывается цикл от 1 до11 для перевода принятых значений из двоичной системы в десятичную. При этом, если значение строки ‘е’ =1, то n присваивается значение n+k, иначе – переход к седьмому блоку, в седьмом блоке происходит деление на два переменной k, т.е. переход к следующей степени.

В восьмом блоке добавляется 1 к переменной j, и если j=1, то возвращаемся к 4 блоку, если нет, то переходим к 9.

В девятом блоке b[i] присваивается значение переменной n, в 10 блоке текущее значение массива b[i] выводится на экран, переменной j присваивается значение на 1 большее. В 11 блоке происходит сравнение переменной i с числом 8, при выполнении условия происходит возврат ко второму блоку, иначе – конец.

В итоге на экран должны быть выведены значения длин серий, соответствующих закодированной строке, что при правильной реализации программы должно совпадать с введенными данными.

4.Программа, реализующая сжатие и восстановление изображения по методу

Адресно-позиционного кодирования

ProgrammCoding-Decoding;

Uses Crt;

Var

f, e: string;

i, j, l, k, n: word;

b, a: array [1..7] of word;

Procedure to_binary;

Var k, i, s: word;

Begin

k:= 1024;

s:= l;

for i:= 1 to 11 do

Begin

if s>=k then Begin

f:= f + '1';

s:= s – k;

end;

else f:= f + '0';

k:= (k/2);

end;

End;

BEGIN

{–сжатие–}

Writeln (' Введите 7 цифр значения яркости элементов строки ');

Readln (a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], a[6], a[7]);

f:= «; {начальное значение строки f}

l:= 0;

for i:= 1 to 7 do

Begin

l:= l + a[i];

to_binary;

end;

f:= '11111111111' +f;

Writeln ('Содержимоебуфера', f);

{–восстанавление–}

e:=f;

For i:=1 to7 do Begin

b[i]:=0;

e:= Delete (e, 1,11);

k:= 1024;

n:= 0;

For j:= 1 to 11 do

Begin

if e[j] = '1' then n:= n + k;

k:= (k/2);

end;

b[i]:=n;

Writeln ('b = ', b[i]);

End;

END.

5. Пример сжатия двухградационного черно-белого изображения по методу АПК

В соответствии с заданием на курсовое проектирование приводится пример сжатия двух строк

Цвет белый	Цвет черный	Цвет белый	Цвет черный	Цвет белый	Цвет черный	Цвет белый
Число пикселей	600	70	591	79	582	88	0
Число пикселей	0	72	598	81	589	90	580

При вводе данных чисел в программу получим код:

1 строка:

11111111111 01001011000 01010011110 10011101101 10100111100 11110000010 11111011010 11111011010

2 строка:

11111111111 00000000000 00001001000 01010011110 01011101111 10100111100 10110010110 11111011010

В данном примере последовательность 11111011010 следует в конце каждой линии.

Для оценки степени сжатия вычисляется коэффициент сжатия, вычисляемый по формуле

где,N– число элементов на тестовом изображении.

Nсж – число двоичных разрядов для представления сжатого изображения с учетом служебных комбинаций.

= (2010 + 2010)/(88 + 88) =23

Данный код обеспечивает сжатие данных в двадцать три раза. Достоинством Адресно – позиционного кодирования является его низкая чувствительность к ошибкам. Поражение ошибкой кода координаты нового значения приводит к искажению небольшой группы элементов строки до следующего нового значения яркости. Недостатком является небольшой коэффициент сжатия по сравнению с методом КДС.

Литература

1. Зуев Е.А. Программирование на языке TurboPaskal 6.0 7.0 – М.: Радио и связь, 1993

2. Орловский Е.Л. Передача факсимильных изображений. – М.: Связь, 1980.

3. Щелованов Л.Н. Системы факсимильной связи. Учебное пособие/ ЛЭИС. – Л., 1991.