Hərəkətin qiymətləndirilməsi və kompensasiyası

Hərəkətin qiymətləndirilməsi və kompensasiyası
Hərəkətin qiymətləndirmə və kompensasiya metodunu daha ətraflı nəzərdən keçirək. Bu cür qiymətləndirmə, operatorun əlindəki kamera titrəmələri səbəbiylə görünən bulanıqlığı düzəltmək üçün hərəkətli görüntüləri sıxarkən, obyekt görüntülərini eyni kadrın iki qonşu sahələrində birləşdirmək, aralıqlarla tarama zamanı obyektləri aşkar etmək, CCTV sistemlərindəki obyektləri aşkar etmək və s. Bir kadrdakı bir cismin ən sadə forması, cisim yaxınlaşmadığı, uzaqlaşmadığı və dönmədiyi zaman təyyarə-paralel hərəkətdir. Daha mürəkkəb hərəkət növləri bir cismin yaxınlaşması və ya çıxarılmasıdır. Nəticədə kadrdakı ölçüləri, cismin fırlanması, kadrdakı əşyaların qarşılıqlı üst-üstə düşməsidir. MPEG standartı, digər bir kadra nisbətən müəyyən bir kadrdakı hərəkəti qiymətləndirək. Bir kadr həm ikincisindən sonra, həm də ondan əvvəli izləyə bilər. Bu metodun ən sadə versiyasında, ilk kadr eyni ölçülü düzbucaqlı bloklara bölünür - makrobloklar. Birinci kadrın hər bir makrobloku üçün, ikinci
70
kadrdakı eyni ölçülü ən çox oxşar düzbucaqlı bölgə üçün bir axtarış aparılır. Bu vəziyyətdə, hərəkət vektorları (qarışdırma vektorları) tədricən seçilir - bəzi verilmiş hədlərdə qiymət alaraq üfüqi və şaquli olaraq koordinat artır. Hər bir hərəkət vektoru üçün ikinci kadrdakı bir bölgə götürülür, birinci kadrın analiz edilmiş makroblokuna nisbətən bu vektor tərəfindən qarışdırılır və birinci kadrın makroblok elementləri və ikinci kadrın ofset bölgələri arasındakı fərqlərin mütləq qiymətlərinin cəmi S(∆n, ∆m) hesablanır.
S (n, m) = 1(m, n)- 2(m, n)
Burada 1 (m, n) ilk kadrın elementidir; 2 (m, n) ikinci elementdir; m, n-diskret şaquli və üfüqi koordinatları, məsələn, ilk kadrın makroblokunun yuxarı sol küncündən sayılır. Xülasə makroblokun bütün elementlərində aparılır. Yoxlanılan bütün vektorlardan (n, m) yuxarıda göstərilən düsturla hesablanmış cəmin ən kiçik qiymətini təmin edən biri seçilir. Bu vektor daha çox bu blok üçün hərəkət vektoru kimi qəbul edilir. Şəkildə, təsvir olunan prosedurları izah edir, ilk kadrda, nazik oxlar, bu makroblok üçün hərəkət vektorunu təyin edən yerdəyişmə vektorlarının məcmusunu göstərir (nöqtəli xətt hərəkət vektorunun koordinatlarının böyüməsini göstərir).
Şəkil 3.11. Hərəkət kompensasiya prinsipi illüstrasiya
Aydınlıq üçün, ilk kadrdakı şəkildəki makroblokun hərəkəti əhəmiyyətli olduğu göstərilir. Əslində, iki kadr arasındakı müddətdə, makroblokun istinad ilə əlaqəli yerdəyişməsi əhəmiyyətsizdir. Rəqəmin ikinci kadrı proqnozlaşdırılan makroblokun vəziyyətini göstərir. Dekoder, alınan qiymətlərə əsaslanan ikinci kadrın makroblokunu bərpa edəcəkdir. İstinad (ilk) kadrın məlumatlarını istifadə
71
edərək müəyyən bir diapazonda mümkün hesablaşmaların tam bir şəkildə qeyd edilməsi, məbləğin mütləq minimumunun tapılmasını təmin edir, lakin böyük hesablama xərcləri tələb edir. Hər bir azalmış hesablama həcmi ilə blokların uyğunluğunu tapmaq üçün çox sayda müxtəlif alqoritmlər (və ya strategiyalar) mövcuddur. Məsələn, bir axtarış əvvəlcə bütün yerdəyişmələr aralığında böyük bir yerdəyişmə addımı (bir neçə piksel) ilə aparılır və daha sonra minimum tapılan ərazidə, hərəkət vektorunu dəqiq müəyyənləşdirmək üçün 1 və ya hətta 1/2 piksellik bir addım ilə bir axtarış aparılır. Cari kadrın hər bir makrobloku üçün hərəkət vektorlarını təyin etdikdən sonra hərəkət kompensasiyası edilə bilər. Birinci kadrın hər bir makrobloku bu blokun yerinə qarışan ikinci kadrın müvafiq bölgəsi ilə əvəz olunur. Üfüqi və şaquli yerdəyişmələr hərəkət vektoru ilə paylanır. Nəticədə, ikinci kadrın elementlərindən birinci kadrın və ya proqnozlaşdırılan birinci kadrın qiymətləndirilməsi formalaşır. Axtarış bölgəsində müvafiq sahə tapılmadıqda, verilmiş makroblokun hansının fərqi müəyyən edilmiş qiymətdən artıq deyil. Onda bu makroblok, I-kadrların makrobloklarına bənzər şəkildə intrafram rejimində kodlanır. Müvafiq bir bölgə tapılarsa, makroblok kadrlararası rejimdə kodlanır və bunun üçün göstərildiyi kimi bir hərəkət vektoru təyin olunur. Hərəkət vektorları dəyişkən uzunluqlu codewords ilə çağırılır və ümumi məlumat axınına daxil edilir. P-kadrların makroblokları C qiymətləndirmənin nəticələrindən asılı olaraq bu P-kadrın proqnozlaşdırılmasının həyata keçirildiyi görüntünün müvafiq bölgəsi ilə müqayisədə bu makroblokdakı dəyişikliklərin mövcudluğu və intensivliyindən asılı olaraq həm intraframe metodu ilə həm də interframe ilə kodlana bilər. Proqnozun həyata keçirildiyi görüntü əvvəlki I və ya P kadrlarının kodlanmış məlumatlarından yaranır.
Əvvəlki otaq B kadrlarının makroblokları üçün müvafiq ərazinin axtarışı həm əvvəlki I-, həm də P-kadrda, həm də sonrakı P-kadrda aparılır. Müvafiq sahə üçün axtarış nəticələrindən asılı olaraq aşağıdakı seçimlər mümkündür: makroblok intraframe rejimində kodlanır;
72
proqnozlaşdırılan makroblok, əvvəlki I- və ya P-kadrın müvafiq bölgəsi şəklində meydana gəlir;
proqnozlaşdırılan makroblok sonrakı P-kadrın müvafiq bölgəsi şəklində yaranır; Proqnozlaşdırılan makroblok əvvəlki I- və ya P-kadrın müvafiq bölgəsinin elementar yarısının cəmi və sonrakı P-kadrın müvafiq bölgəsinin şəklində formalaşır, yəni bu ərazilərdə interpolasiya nəticəsində son üç halda makroblok aralıq rejimində kodlanır. Makroblok üçün interpolasiya ilə proqnozlaşdırıldığı təqdirdə, əvvəlki və sonrakı kadrlarda müvafiq bölgələrin mövqeyini göstərən iki hərəkət vektorunu ötürmək lazımdır.
Şəkildə, bölgənin kölgəli hissəsi I-kadr ilə, P-kadr ilə proqnozlaşdırıldı. B kadrının proqnozlaşdırılan makroblokunun sol sərhədinin vəziyyətini göstərir.
Televiziya görüntülərini aralıqlarla taranma ilə kodlaşdırarkən, proqnozlaşdırmanın iki variantı mümkündür: sahə və kadr. Sahənin proqnozlaşdırılması vəziyyətində, hər bir sahənin makroblokları bu kadrın digər sahəsindən asılı olmayaraq proqnozlaşdırılır və proqnozlaşdırılan makroblokun formalaşdırılması üçün bir və ya iki kodlanmış sahənin məlumatları istifadə olunur. Kadr proqnozunda, əvvəlcədən kodlanmış bir və ya iki kadrın hər iki sahəsindəki məlumatlar, proqnozlaşdırılan makrobloku yaratmaq üçün istifadə olunur. Bundan əlavə, standart, aralıqdakı tarama zamanı əlavə proqnoz rejimlərini təmin edir. Bundan əlavə, standart kodlaşdırma zamanı bəzi makroblokları atlamağa imkan verir. Bu cür makrobloklar üçün məlumat ötürülmür. Bu seçim kodlanmış makroblokun istinad şəklindəki uyğun makroblokdan fərqlənmədiyi təqdirdə istifadə olunur. Təsvir edilən bir televiziya siqnalının kodlaşdırılması üsulu proqnozlaşdırma kodlaşdırması və hərəkət kompensasiyası adlanır.
73
Şəkil 3.12. Element yarım məbləğ şəklində bir makro blok B kadrının yaradılması
Təsvirin sıxılmasında qazanc P-və B-kadrların həqiqi və proqnozlaşdırılan makroblokları arasındakı fərqlərin blokların özündən daha az məlumat əldə etməsi ilə əldə edilir. Üstəlik, B kadrları üçün ötürülən məlumatların miqdarı ən kiçik olacaq, çünki iki istiqamətli proqnozda proqnoz səhvləri minimaldır. I kadr ən az sıxılmışdır. Tipik bir P-kadr ölçüdə f-kadrın təxminən üçdə birini, B isə səkkizincini təşkil edir. Yaranan ardıcıllıqlar I -, P- və B-kadrlar daha sonra uzunluq və quruluşda sabit olan kadrlar - GOP qruplarına birləşdirilir. Hər bir belə qrup mütləq İ kadrdan başlayır və müəyyən bir tezlikli P-kadrları ehtiva edir. Onun quruluşu M / N olaraq təsvir olunur, burada M - bir qrupdakı kadrların ümumi sayı, N isə P-kadrlar arasındakı intervaldır. Son məlumat axını əsasən GOP-un tərkibi ilə müəyyən edilir və məqsəd və tələb olunan görüntü keyfiyyətindən (video, multimedia və s.) asılı olaraq, GOP-ın fərqli bir tərkibi
istifadə olunur. Belə ki, VideoCD IPB qrupu üçün 15/3 tipikdir: İBBPBBРВВРВВВВВВ. Burada hər bir B kadrı ətrafdakı P-kadrlardan (qrupun əvvəlində və sonunda - I və P), hər P-kadr isə əvvəlki P- və ya I kadra uyğun olaraq bərpa olunur. Artıq qeyd edildiyi kimi, I kadrlar tamamilə müstəqildir, qrupun P və B kadrlarına dəstək rolunu oynayır və digərlərindən müstəqil olaraq bərpa olunur. Yalnız I kvadrat ardıcıllıqla (eyni görüntü keyfiyyəti ilə) müqayisədə belə bir GOP istifadə edərkən sıxılma nisbəti təxminən dörddür. Hərəkət kompensasiyası hərəkətli görüntülər üçün cızıqların təməlidir. Bununla birlikdə, əksər hallarda makrobloklara bölünmə, təsvirdəki cisimlərin hərəkətini dəqiq təsvir etməyə və kompensasiya etməyə imkan vermir. Buna görə daha
74
yaxşı metodların hazırlanması üçün səy göstərilməkdədir. Bunlara dəyişkən ölçülü və formalı makrobloklardan istifadə edən metodlar, habelə hər bir şəkil elementi üçün hərəkət vektorunu müəyyənləşdirmək üçün gradient hərəkət qiymətləndirmə üsulları və hərəkətli görüntünün üçölçülü spektrinin təhlilinə əsaslanan metodlar (iki fəza koordinatı və vaxtı) daxildir.
|