Курсовий проект з дисципліни
"Стиснення даних при передачі зображення"
Зміст
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
2. Адресно-позиційне кодування
3. Опис алгоритму програми стиснення і відновлення зображення за методом АПК
4. Програма, що реалізує стиснення і відновлення зображення за методом АПК
5. Приклад стиснення двухградаціонного чорно-білого зображення за методом АПК
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
Техніка факсимільного зв'язку, що дозволяє передавати зображення, була винайдена в 1843 р. - за 60 років до винаходу друкарської машинки і за 138 років до появи IBM PC!
Протягом багатьох років факсимільний зв'язок не знаходила широкого застосування із-за відсутності ефективних комунікаційних інфраструктур. У 20-і рр.. нашого століття факсимільний зв'язок стала більшою мірою використовуватися службами новин для передачі фотографій (телефакс). Факсимільний зв'язок, як і раніше є кращим методом передачі карт погоди у віддалені місця й на судна в море. Техніка факсимільного зв'язку, яка використовується для цих цілей сьогодні, залишилася практично в незмінному вигляді.
Старі факсимільні апарати були незручні в роботі і досить дорогі. За останнє десятиліття зниження вартості та вдосконалення апаратних засобів висунули факсимільний зв'язок в ряд основних комерційних засобів зв'язку.
При всій своїй складності, передача даних є просто передача чисел. Наприклад, щоб передати сторінку тексту, символи цього тексту кодуються в послідовність числових величин, переданих по каналу зв'язку, а потім декодуються назад в символи для обробки на приймальній стороні каналу.
Однак при факсимільного зв'язку передача інформації здійснюється дещо інакше. У цьому випадку кодуються не окремі символи повідомлення, а ціла сторінка, яка розглядається як одне зображення. Сигнал, що передається по каналу зв'язку, представляє картину розподілу чорних і білих областей, що формують зображення. На приймальному боці каналу факсимільна копія вихідної сторінки (оригіналу) відтворюється шляхом прорісовиванія зображення відповідно до прийнятого сигналом.
Передача сторінки, тексту методом факсимільного зв'язку займає більше часу, ніж передача того ж 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 також передавати друкований текст без повторного введення з клавіатури.
Факсимільні апарати загального призначення згідно з МККТТ поділяються на чотири основні групи:
1) апарати з часом передачі сторінки формату А4 (210х297 мм) по телефонній мережі з роздільною здатністю 4 лін / мм в межах 6 хв;
2) апарати, що забезпечують передачу в зазначених умовах протягом 3 хв;
3) апарати, що використовують засоби цифрової обробки сигналу з метою скорочення надмірності і забезпечують час передачі менше 1 хв,
4) апарати, призначені для використання на мережах передачі даних, а також на телефонній мережі.
Факсимільний спосіб передачі інформації полягає в:
1) формуванні елементарних майданчиків на поверхні оригіналу розгортають елементом передавального апарату. Розмір елементарних майданчиків вздовж рядки розгорнення визначає роздільну здатність апарату, а розмір в напрямку, перпендикулярному рядку розгорнення, визначає щільність розгортки факсимільного зображення;
2) розгортці оригіналу розгортають пристроєм на передачі, що полягає у переміщенні розгортає елемента по поверхні носія запису. Розгортка здійснюється по рядках і по кадру. У площинних розгортках, як правило, розгортка по рядках здійснюється за рахунок переміщення розгортає елемента, а розгортка по кадру - за рахунок поступального руху розгортання поверхні. У барабанних розгортках рух по рядку і кадру проводиться в результаті одночасного обертання і поступального переміщення уздовж осі обертання розгортає барабана з зображенням. Нормовані параметри розгортки - швидкість, напрямок, крок і щільність, модуль і коефіцієнт взаємодії, формат документа. Пристрої розгортки, що розгортають елемент і фотоелектричний перетворювач складають анализирующее пристрій передавача;
3) перетворення оптичних густин елементарних майданчиків оригіналу в тимчасову послідовність електричних сигналів за допомогою фотоелектричних перетворювачів завдяки їх здатності реагувати на відмінності яркостей поверхні підкладки оригіналу від знаків, нанесених на підкладку таким чином, щоб одержати необхідні величину і різниця рівнів відеосигналу підкладки і знаків. Фотоелектричні перетворювачі фотофаксімільной апаратури повинні забезпечувати пропорційну залежність амплітуди вихідного сигналу від яскравості зображення;
4) обробці та перетворенні факсимільного сигналу до виду, зручного для передачі по каналах зв'язку. Обробка залежить від групи апаратури. У факсимільного апаратурі першої групи та фотофаксімільной апаратурі застосовується амплітудна (AM) або частотна (ЧС) модуляція. У апаратурі другої групи використовується амплітудно-фазова модуляція (АФМ) з частково пригніченою верхній бічній смугою. Апаратура третьої і четвертої груп має цифрову форму сигналу;
5) передачі факсимільного сигналу по мережі зв'язку. У фотофаксімільной апаратурі з AM при роботі по каналах ТЧ використовується двосмугова передача з несучою частотою 1900 Гц, пікової потужністю-3 дБ в точці нульового відносного рівня і співвідношенням амплітуд сигналу білого поля до сигналу чорного поля 30 дБ. У фотофаксімільной апаратурі з ЧС середня частота 1900 Гц, частота білого поля 1500 Гц, частота чорного поля 2300 Гц і рівень сигналу на виході передавача вибирається так, щоб максимальний рівень потужності сигналу не перевищував - 13 дБ.
У факсимільного апаратурі першої групи AM використовується тільки для орендованих каналів. Несуча частота вибирається в межах 1300-1900Гц. Рівень на виході передавача від 0 до 7 дБ. Рівень білого поля на 15 дБ нижче рівня чорного поля. Среднечасовой рівень потужності сигналу в межах - 15 дБ. У факсимільного апаратурі першої групи з ЧС середня частота 1700 Гц, рівень на виході передавача від 0 до -15 дБ, потужність сигналу не повинна перевищувати -13 дБ в точці нульового відносного рівня. У факсимільного апаратурі другої групи використовується АФМ з несучою частотою 2100 Гц. Рівень сигналу білого поля вище рівня сигналу чорного поля на 26 дБ. Рівень сигналу на виході передавача від 0 до -15 дБ. Среднечасовой рівень потужності не повинен перевищувати -15 дБ. У факсимільного апаратурі третьої і четвертої груп параметри цифрового сигналу визначаються типом використовуваних модемів;
6) прийомі факсимільного сигналу. Факсимільні приймачі апаратів першої і другої груп мають здійснювати нормальний прийом факсимільних сигналів при їх потужності від 0 до -40 дБ, а приймачі апаратів третьої і четвертої груп-від 0 до -43 дБ;
7) перетворенні сигналу до виду, зручного для управління записуючим пристроєм. Перетворення полягає у посиленні прийнятого сигналу, перетворення його у відеосигнал і при необхідності-у формуванні певним чином фронтів імпульсів для поліпшення спрацьовування записуючого пристрою;
8) розгортці факсимільного бланка на прийомі, що виробляється синхронно і синфазно розгортці оригіналу на передавальному апараті;
9) запису факсимільних сигналів на носій запису, що виробляється на світлочутливі матеріали, барвниками на звичайний папір, на спеціальні папери, що володіють здатністю змінювати колір під впливом прийнятого сигналу або утворювати потенційний рельєф під дією світла або електричних впливів з подальшим проявом цього рельєфу спеціальними барвниками . Пристрої розгортки і запису складають синтезирующее пристрій приймача;
10) фазирования факсимільних апаратів, що полягає у встановленні однакового положення розгортають елементів передавального і приймального апаратів по відношенню до початку рядка;
11) синхронізації факсимільних апаратів, що полягає у встановленні рівності швидкостей розгорнення в передавальному і приймальному апаратах;
l2) управлінні циклом прийому - передачі, що полягає в технічному забезпеченні виконання операцій пріемопередачі і процедур взаємодії факсимільних апаратів в їх логічній послідовності.
Кожна з наведених технічних операцій виконується відповідним технічним пристроєм. Конструктивно об'єднана сукупність цих пристроїв є факсимільний апарат.
Передача документів. Факсимільний апарат являє собою нерозривну єдність механічних, електричних і модулюють систем. Так само важливий, хоча і менш помітний, протокол, керуючий передачею факсимільного інформації. Об'єднуючою основою всіх протоколів, керуючих передачею факсимільних повідомлень, є МККТТ-стандарт Т. ЗО: «Процедури для факсимільного передачі документів до комутованої телефонної мережі загального користування».
Фаза А: Виклик (встановлення зв'язку)
Фаза В: Процедура, що передує передачі повідомлення
Фаза З: Передача повідомлення
Фаза D: Процедура, що завершує передачу повідомлення
Фаза Е: Завершення виклику (розрив зв'язку)
С і D, називається процедурою факсимільного зв'язку.
Перша фаза називається фазою виклику, або фазою встановлення зв'язку. Це просто означає, що абонент (неавтоматизована станція) або сам апарат (автоматична станція) викликає приймаючу станцію. На приймальному боці відповідає факсимільний апарат (автоматична станція) або інший абонент (неавтоматизована станція). На неавтоматизованих станціях виконується деяка процедура для підключення факсимільного обладнання до каналу зв'язку. Фаза виклику завершується, коли два факсимільних апарату зв'язуються один з одним.
У фазі виконання процедури, що передує передачі повідомлення (фаза В), два факс-терміналу погоджують, вибирають і підтверджують параметри зв'язку. Ці параметри включають термінальну групу і підтримують опції. Після узгодження параметрів термінали обмінюються сигналами фазування та калібрувальними сигналами, встановлюють синхронізацію і виконують інші дії, необхідні для забезпечення стабільного зв'язку.
Фаза З включає як передачу повідомлення, так і супроводжують цю передачу процедури. Передача факсимільного повідомлення є просто форматування і передача звичайних даних, які утворюються при обробці зображення. Процедура супроводу повідомлення виконується у той же самий час, коли передається повідомлення. Вона включає команди і відповіді, які управляють синхронізацією, виявленням і корекцією помилок і здійснюють диспетчерські функції на лінії зв'язку.
Процедура, завершальна передачу повідомлення (фаза D), може включати обмін різними повідомленнями. Типовими повідомленнями в цій фазі є запити або інформація про передачу додаткових сторінок, вказівки на завершення передачі основного повідомлення (підтвердження отримань цих вказівок) або на початок процедури завершення сеансу зв'язку.
Кінцева фаза будь-якого успішного сеансу зв'язку (фаза Е) - розрив зв'язку. У цій фазі обидві зв'язуються станції просто відключаються від лінії («вішають трубку») вручну, автоматично або за допомогою тієї або іншої комбінації цих двох способів.
2. Адресно-позиційне кодування (АПК)
При кодуванні штрихових зображень можливі нові значення двох типів: перехід з білого в чорне і перехід з чорного в біле. Координата елемента з новим значенням яскравості (КНЗ) відраховується щодо початку рядка зображення (рис. 2).
Рис. 2 Кодування двухградаціонного факсимільного сигналу за методом АПК
Для безпомилкового відновлення зображення по стисненим даними необхідно на початку кодограмм рядка вказати ознаку (код) її початку і значення яскравості першого елемента рядки:
/ Код початку рядка / / код першого елемента / / КНЗ / / КНЗ / ... ... .... / КНЗ /.
При рівномірному кодуванні довжина коду буде визначатися за умови, що елемент з новим значенням яскравості знаходиться в кінці рядка. Таким чином, довжина двійкового коду k = log 2 N, де N - кількість елементів зображення на рядку. Коефіцієнт стиснення k сж при рівномірному кодуванні нових значень можна обчислити, знаючи ймовірність Р зн появи таких елементів:
k сж = N / (m н + m я + NP нз log 2 N),
де m н - довжина коду початку рядка, m я - довжина коду яскравості першого елемента.
При АПК не можна досягти високих коефіцієнтів стиску, якщо насиченість зображення деталями висока, тому його доцільно застосовувати при кодуванні зображень, для яких ймовірність нових значень не перевищує 0,2-0,3.
Перевагою АПК є його низька чутливість до помилок. Поразка помилкою коду координати нового значення призводить до спотворення невеликої групи елементів рядка до наступного нового значення яскравості.
3. Опис алгоритму програми стиснення і відновлення зображення за методом адресно-позиційного кодування
У другому блоці на екран виводиться повідомлення «введіть 7 цифр значення яскравості елементів рядка».
У третьому блоці скидання зміною l в нуль і змінної f, що містить інформацію на передачу.
У четвертому блоці описується цикл від 1 до 7 для обробки масиву вихідних даних.
У п'ятому блоці визначається координата нового значення, в процедурі to_binary переводиться в двійкову форму і додається до f - змінну на передачу.
У шостому блоці до змінної f додається код початку рядка - службова комбінація з одинадцяти одиниць.
У сьомому блоці на дисплей виводиться вміст змінної f, яка використовується для зберігання закодованого рядка. Цим закінчується алгоритм програми стиснення одного рядка.
Опис алгоритму підпрограми to _ binary
Процедура to_binary переводить значення змінної l в двійкову форму, яка додається до змінної на передачу даних - f.
У першому блоці схеми представлений заголовок процедури.
У другому блоці описуються локальні змінні типу Word для зберігання проміжних даних.
У третьому блоці відбуваються початкові установки для перекладу змінної l в двійкову форму.
У четвертому блоці відбувається порівняння змінної S і змінної K, відповідної 2 n, де n змінюється від 10 до 0. За умови, що S> = K виконується шостий блок, де додається одиниця до змінної f і змінюється вміст змінної S, у противному випадку виконується п'ятий блок, де здійснюється додавання нуля до зміною f на передачу даних. У сьомому блоці відбувається розподіл на два змінної К, тобто перехід до наступного ступеня.
При виконанні умови i = 12 виконання підпрограми завершується.
У третьому блоці схеми виконуються початкові установки необхідні для коректного відновлення закодованих даних.
У четвертому блоці описується цикл від 1 до11 для перекладу прийнятих значень з двійкової системи в десяткову. При цьому, якщо значення рядка 'е' = 1, то n присвоюється значення n + k, інакше - перехід до сьомого блоку, в сьомому блоці відбувається розподіл на два змінної k, тобто перехід до наступного ступеня.
У восьмому блоці додається 1 до змінної j, і якщо j = 1, то повертаємося до 4 блоку, якщо немає, то переходимо до 9.
У дев'ятому блоці b [i] присвоюється значення змінної n, в 10 блоці поточне значення масиву b [i] виводиться на екран, змінної j присвоюється значення на 1 більше. У 11 блоці відбувається порівняння змінної i з числом 8, при виконанні умови відбувається повернення до другого блоку, інакше - кінець.
У результаті на екран повинні бути виведені значення довжин серій, відповідних закодованої рядку, що при правильній реалізації програми має збігатися з введеними даними.
4. Програма, що реалізує стиснення і відновлення зображення за методом
Адресно-позиційного кодування
Programm Coding-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
{-Стиск-}
Writeln ('Введіть 7 цифр значення яскравості елементів рядка');
Readln (a [1], a [2], a [3], a [4], a [5], a [6], a [7]);
f: = «; {початкове значення рядка f}
l: = 0;
for i: = 1 to 7 do
Begin
l: = l + a [i];
to_binary;
end;
f: = '11111111111 '+ f;
Writeln ('Вміст буфера', f);
{-Відновлення-}
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. Приклад стиснення двухградаціонного чорно-білого зображення за методом АПК
Відповідно до завдання на курсове проектування наводиться приклад стиснення двох рядків
При введенні даних чисел у програму отримаємо код:
1 рядок:
11111111111 01001011000 01010011110 10011101101 10100111100 11110000010 11111011010 11111011010
2 рядок:
11111111111 00000000000 00001001000 01010011110 01011101111 10100111100 10110010110 11111011010
У даному прикладі послідовність 11111011010 слід в кінці кожної лінії.
Для оцінки ступеня стиснення обчислюється коефіцієнт стиснення, який вираховується за формулою
де, N - Кількість об'єктів у тестовому зображенні.
N cm - число двійкових розрядів для подання стислого зображення з урахуванням службових комбінацій.
Даний код забезпечує стиснення даних у двадцять три рази. Перевагою Адресно - позиційного кодування є його низька чутливість до помилок. Поразка помилкою коду координати нового значення призводить до спотворення невеликої групи елементів рядка до наступного нового значення яскравості. Недоліком є невеликий коефіцієнт стискання в порівнянні з методом КДС.
Література
1. Зуєв Є.А. Програмування на мові Turbo Paskal 6.0 7.0 - М.: Радіо і зв'язок, 1993
2. Орловський Є.Л. Передача факсимільних зображень. - М.: Зв'язок, 1980.
3. Щелованов Л.М. Системи факсимільного зв'язку. Навчальний посібник / ЛЕІЗ. - Л., 1991.
"Стиснення даних при передачі зображення"
Зміст
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
2. Адресно-позиційне кодування
3. Опис алгоритму програми стиснення і відновлення зображення за методом АПК
4. Програма, що реалізує стиснення і відновлення зображення за методом АПК
5. Приклад стиснення двухградаціонного чорно-білого зображення за методом АПК
1. Загальні відомості про системи факсимільного зв'язку
Техніка факсимільного зв'язку, що дозволяє передавати зображення, була винайдена в 1843 р. - за 60 років до винаходу друкарської машинки і за 138 років до появи IBM PC!
Протягом багатьох років факсимільний зв'язок не знаходила широкого застосування із-за відсутності ефективних комунікаційних інфраструктур. У 20-і рр.. нашого століття факсимільний зв'язок стала більшою мірою використовуватися службами новин для передачі фотографій (телефакс). Факсимільний зв'язок, як і раніше є кращим методом передачі карт погоди у віддалені місця й на судна в море. Техніка факсимільного зв'язку, яка використовується для цих цілей сьогодні, залишилася практично в незмінному вигляді.
Старі факсимільні апарати були незручні в роботі і досить дорогі. За останнє десятиліття зниження вартості та вдосконалення апаратних засобів висунули факсимільний зв'язок в ряд основних комерційних засобів зв'язку.
При всій своїй складності, передача даних є просто передача чисел. Наприклад, щоб передати сторінку тексту, символи цього тексту кодуються в послідовність числових величин, переданих по каналу зв'язку, а потім декодуються назад в символи для обробки на приймальній стороні каналу.
Однак при факсимільного зв'язку передача інформації здійснюється дещо інакше. У цьому випадку кодуються не окремі символи повідомлення, а ціла сторінка, яка розглядається як одне зображення. Сигнал, що передається по каналу зв'язку, представляє картину розподілу чорних і білих областей, що формують зображення. На приймальному боці каналу факсимільна копія вихідної сторінки (оригіналу) відтворюється шляхом прорісовиванія зображення відповідно до прийнятого сигналом.
Передача сторінки, тексту методом факсимільного зв'язку займає більше часу, ніж передача того ж 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 також передавати друкований текст без повторного введення з клавіатури.
Факсимільні апарати загального призначення згідно з МККТТ поділяються на чотири основні групи:
1) апарати з часом передачі сторінки формату А4 (210х297 мм) по телефонній мережі з роздільною здатністю 4 лін / мм в межах 6 хв;
2) апарати, що забезпечують передачу в зазначених умовах протягом 3 хв;
3) апарати, що використовують засоби цифрової обробки сигналу з метою скорочення надмірності і забезпечують час передачі менше 1 хв,
4) апарати, призначені для використання на мережах передачі даних, а також на телефонній мережі.
Факсимільний спосіб передачі інформації полягає в:
1) формуванні елементарних майданчиків на поверхні оригіналу розгортають елементом передавального апарату. Розмір елементарних майданчиків вздовж рядки розгорнення визначає роздільну здатність апарату, а розмір в напрямку, перпендикулярному рядку розгорнення, визначає щільність розгортки факсимільного зображення;
2) розгортці оригіналу розгортають пристроєм на передачі, що полягає у переміщенні розгортає елемента по поверхні носія запису. Розгортка здійснюється по рядках і по кадру. У площинних розгортках, як правило, розгортка по рядках здійснюється за рахунок переміщення розгортає елемента, а розгортка по кадру - за рахунок поступального руху розгортання поверхні. У барабанних розгортках рух по рядку і кадру проводиться в результаті одночасного обертання і поступального переміщення уздовж осі обертання розгортає барабана з зображенням. Нормовані параметри розгортки - швидкість, напрямок, крок і щільність, модуль і коефіцієнт взаємодії, формат документа. Пристрої розгортки, що розгортають елемент і фотоелектричний перетворювач складають анализирующее пристрій передавача;
3) перетворення оптичних густин елементарних майданчиків оригіналу в тимчасову послідовність електричних сигналів за допомогою фотоелектричних перетворювачів завдяки їх здатності реагувати на відмінності яркостей поверхні підкладки оригіналу від знаків, нанесених на підкладку таким чином, щоб одержати необхідні величину і різниця рівнів відеосигналу підкладки і знаків. Фотоелектричні перетворювачі фотофаксімільной апаратури повинні забезпечувати пропорційну залежність амплітуди вихідного сигналу від яскравості зображення;
4) обробці та перетворенні факсимільного сигналу до виду, зручного для передачі по каналах зв'язку. Обробка залежить від групи апаратури. У факсимільного апаратурі першої групи та фотофаксімільной апаратурі застосовується амплітудна (AM) або частотна (ЧС) модуляція. У апаратурі другої групи використовується амплітудно-фазова модуляція (АФМ) з частково пригніченою верхній бічній смугою. Апаратура третьої і четвертої груп має цифрову форму сигналу;
5) передачі факсимільного сигналу по мережі зв'язку. У фотофаксімільной апаратурі з AM при роботі по каналах ТЧ використовується двосмугова передача з несучою частотою 1900 Гц, пікової потужністю-3 дБ в точці нульового відносного рівня і співвідношенням амплітуд сигналу білого поля до сигналу чорного поля 30 дБ. У фотофаксімільной апаратурі з ЧС середня частота 1900 Гц, частота білого поля 1500 Гц, частота чорного поля 2300 Гц і рівень сигналу на виході передавача вибирається так, щоб максимальний рівень потужності сигналу не перевищував - 13 дБ.
У факсимільного апаратурі першої групи AM використовується тільки для орендованих каналів. Несуча частота вибирається в межах 1300-1900Гц. Рівень на виході передавача від 0 до 7 дБ. Рівень білого поля на 15 дБ нижче рівня чорного поля. Среднечасовой рівень потужності сигналу в межах - 15 дБ. У факсимільного апаратурі першої групи з ЧС середня частота 1700 Гц, рівень на виході передавача від 0 до -15 дБ, потужність сигналу не повинна перевищувати -13 дБ в точці нульового відносного рівня. У факсимільного апаратурі другої групи використовується АФМ з несучою частотою 2100 Гц. Рівень сигналу білого поля вище рівня сигналу чорного поля на 26 дБ. Рівень сигналу на виході передавача від 0 до -15 дБ. Среднечасовой рівень потужності не повинен перевищувати -15 дБ. У факсимільного апаратурі третьої і четвертої груп параметри цифрового сигналу визначаються типом використовуваних модемів;
6) прийомі факсимільного сигналу. Факсимільні приймачі апаратів першої і другої груп мають здійснювати нормальний прийом факсимільних сигналів при їх потужності від 0 до -40 дБ, а приймачі апаратів третьої і четвертої груп-від 0 до -43 дБ;
7) перетворенні сигналу до виду, зручного для управління записуючим пристроєм. Перетворення полягає у посиленні прийнятого сигналу, перетворення його у відеосигнал і при необхідності-у формуванні певним чином фронтів імпульсів для поліпшення спрацьовування записуючого пристрою;
8) розгортці факсимільного бланка на прийомі, що виробляється синхронно і синфазно розгортці оригіналу на передавальному апараті;
9) запису факсимільних сигналів на носій запису, що виробляється на світлочутливі матеріали, барвниками на звичайний папір, на спеціальні папери, що володіють здатністю змінювати колір під впливом прийнятого сигналу або утворювати потенційний рельєф під дією світла або електричних впливів з подальшим проявом цього рельєфу спеціальними барвниками . Пристрої розгортки і запису складають синтезирующее пристрій приймача;
10) фазирования факсимільних апаратів, що полягає у встановленні однакового положення розгортають елементів передавального і приймального апаратів по відношенню до початку рядка;
11) синхронізації факсимільних апаратів, що полягає у встановленні рівності швидкостей розгорнення в передавальному і приймальному апаратах;
l2) управлінні циклом прийому - передачі, що полягає в технічному забезпеченні виконання операцій пріемопередачі і процедур взаємодії факсимільних апаратів в їх логічній послідовності.
Кожна з наведених технічних операцій виконується відповідним технічним пристроєм. Конструктивно об'єднана сукупність цих пристроїв є факсимільний апарат.
Передача документів. Факсимільний апарат являє собою нерозривну єдність механічних, електричних і модулюють систем. Так само важливий, хоча і менш помітний, протокол, керуючий передачею факсимільного інформації. Об'єднуючою основою всіх протоколів, керуючих передачею факсимільних повідомлень, є МККТТ-стандарт Т. ЗО: «Процедури для факсимільного передачі документів до комутованої телефонної мережі загального користування».
Сеанс факсимільний зв'язку
Стандарт Т. ЗО розглядає сеанс факсимільного зв'язку як послідовну реалізацію п'яти різних фаз.Фаза А: Виклик (встановлення зв'язку)
Фаза В: Процедура, що передує передачі повідомлення
Фаза З: Передача повідомлення
Фаза D: Процедура, що завершує передачу повідомлення
Фаза Е: Завершення виклику (розрив зв'язку)
Фази сеансу факсимільного зв'язку
Період від фази А до фази Е включно відомий як сеанс факсимільного зв'язку (рис. 7.7). Період, який включає фази В,С і D, називається процедурою факсимільного зв'язку.
Перша фаза називається фазою виклику, або фазою встановлення зв'язку. Це просто означає, що абонент (неавтоматизована станція) або сам апарат (автоматична станція) викликає приймаючу станцію. На приймальному боці відповідає факсимільний апарат (автоматична станція) або інший абонент (неавтоматизована станція). На неавтоматизованих станціях виконується деяка процедура для підключення факсимільного обладнання до каналу зв'язку. Фаза виклику завершується, коли два факсимільних апарату зв'язуються один з одним.
У фазі виконання процедури, що передує передачі повідомлення (фаза В), два факс-терміналу погоджують, вибирають і підтверджують параметри зв'язку. Ці параметри включають термінальну групу і підтримують опції. Після узгодження параметрів термінали обмінюються сигналами фазування та калібрувальними сигналами, встановлюють синхронізацію і виконують інші дії, необхідні для забезпечення стабільного зв'язку.
Фаза З включає як передачу повідомлення, так і супроводжують цю передачу процедури. Передача факсимільного повідомлення є просто форматування і передача звичайних даних, які утворюються при обробці зображення. Процедура супроводу повідомлення виконується у той же самий час, коли передається повідомлення. Вона включає команди і відповіді, які управляють синхронізацією, виявленням і корекцією помилок і здійснюють диспетчерські функції на лінії зв'язку.
Процедура, завершальна передачу повідомлення (фаза D), може включати обмін різними повідомленнями. Типовими повідомленнями в цій фазі є запити або інформація про передачу додаткових сторінок, вказівки на завершення передачі основного повідомлення (підтвердження отримань цих вказівок) або на початок процедури завершення сеансу зв'язку.
Кінцева фаза будь-якого успішного сеансу зв'язку (фаза Е) - розрив зв'язку. У цій фазі обидві зв'язуються станції просто відключаються від лінії («вішають трубку») вручну, автоматично або за допомогою тієї або іншої комбінації цих двох способів.
2. Адресно-позиційне кодування (АПК)
При кодуванні штрихових зображень можливі нові значення двох типів: перехід з білого в чорне і перехід з чорного в біле. Координата елемента з новим значенням яскравості (КНЗ) відраховується щодо початку рядка зображення (рис. 2).
Рис. 2 Кодування двухградаціонного факсимільного сигналу за методом АПК
Для безпомилкового відновлення зображення по стисненим даними необхідно на початку кодограмм рядка вказати ознаку (код) її початку і значення яскравості першого елемента рядки:
/ Код початку рядка / / код першого елемента / / КНЗ / / КНЗ / ... ... .... / КНЗ /.
При рівномірному кодуванні довжина коду буде визначатися за умови, що елемент з новим значенням яскравості знаходиться в кінці рядка. Таким чином, довжина двійкового коду k = log 2 N, де N - кількість елементів зображення на рядку. Коефіцієнт стиснення k сж при рівномірному кодуванні нових значень можна обчислити, знаючи ймовірність Р зн появи таких елементів:
k сж = N / (m н + m я + NP нз log 2 N),
де m н - довжина коду початку рядка, m я - довжина коду яскравості першого елемента.
При АПК не можна досягти високих коефіцієнтів стиску, якщо насиченість зображення деталями висока, тому його доцільно застосовувати при кодуванні зображень, для яких ймовірність нових значень не перевищує 0,2-0,3.
Перевагою АПК є його низька чутливість до помилок. Поразка помилкою коду координати нового значення призводить до спотворення невеликої групи елементів рядка до наступного нового значення яскравості.
3. Опис алгоритму програми стиснення і відновлення зображення за методом адресно-позиційного кодування
Опис алгоритму програми стиснення
Програма написана на мові програмування Паскаль, починається з розділу опису констант, змінних і процедур, які використовуються у програмі.У другому блоці на екран виводиться повідомлення «введіть 7 цифр значення яскравості елементів рядка».
У третьому блоці скидання зміною l в нуль і змінної f, що містить інформацію на передачу.
У четвертому блоці описується цикл від 1 до 7 для обробки масиву вихідних даних.
У п'ятому блоці визначається координата нового значення, в процедурі to_binary переводиться в двійкову форму і додається до f - змінну на передачу.
У шостому блоці до змінної f додається код початку рядка - службова комбінація з одинадцяти одиниць.
У сьомому блоці на дисплей виводиться вміст змінної f, яка використовується для зберігання закодованого рядка. Цим закінчується алгоритм програми стиснення одного рядка.
Опис алгоритму підпрограми to _ binary
Процедура to_binary переводить значення змінної l в двійкову форму, яка додається до змінної на передачу даних - f.
У першому блоці схеми представлений заголовок процедури.
У другому блоці описуються локальні змінні типу Word для зберігання проміжних даних.
У третьому блоці відбуваються початкові установки для перекладу змінної l в двійкову форму.
У четвертому блоці відбувається порівняння змінної S і змінної K, відповідної 2 n, де n змінюється від 10 до 0. За умови, що S> = K виконується шостий блок, де додається одиниця до змінної f і змінюється вміст змінної S, у противному випадку виконується п'ятий блок, де здійснюється додавання нуля до зміною f на передачу даних. У сьомому блоці відбувається розподіл на два змінної К, тобто перехід до наступного ступеня.
При виконанні умови i = 12 виконання підпрограми завершується.
Опис алгоритму відновлення зображення по Адресно-позиційному методом
У другому блоці описується цикл від 1 до 7 для виводу на екран масиву значень, отриманих після відновлення закодованих даних, мінлива i є лічильником масиву b для зберігання відновлених значень.У третьому блоці схеми виконуються початкові установки необхідні для коректного відновлення закодованих даних.
У четвертому блоці описується цикл від 1 до11 для перекладу прийнятих значень з двійкової системи в десяткову. При цьому, якщо значення рядка 'е' = 1, то n присвоюється значення n + k, інакше - перехід до сьомого блоку, в сьомому блоці відбувається розподіл на два змінної k, тобто перехід до наступного ступеня.
У восьмому блоці додається 1 до змінної j, і якщо j = 1, то повертаємося до 4 блоку, якщо немає, то переходимо до 9.
У дев'ятому блоці b [i] присвоюється значення змінної n, в 10 блоці поточне значення масиву b [i] виводиться на екран, змінної j присвоюється значення на 1 більше. У 11 блоці відбувається порівняння змінної i з числом 8, при виконанні умови відбувається повернення до другого блоку, інакше - кінець.
У результаті на екран повинні бути виведені значення довжин серій, відповідних закодованої рядку, що при правильній реалізації програми має збігатися з введеними даними.
4. Програма, що реалізує стиснення і відновлення зображення за методом
Адресно-позиційного кодування
Programm Coding-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
{-Стиск-}
Writeln ('Введіть 7 цифр значення яскравості елементів рядка');
Readln (a [1], a [2], a [3], a [4], a [5], a [6], a [7]);
f: = «; {початкове значення рядка f}
l: = 0;
for i: = 1 to 7 do
Begin
l: = l + a [i];
to_binary;
end;
f: = '11111111111 '+ f;
Writeln ('Вміст буфера', f);
{-Відновлення-}
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. Приклад стиснення двухградаціонного чорно-білого зображення за методом АПК
Відповідно до завдання на курсове проектування наводиться приклад стиснення двох рядків
| Колір білий | Колір чорний | Колір білий | Колір чорний | Колір білий | Колір чорний | Колір білий | |
| Число пікселів | 600 | 70 | 591 | 79 | 582 | 88 | 0 |
| Число пікселів | 0 | 72 | 598 | 81 | 589 | 90 | 580 |
1 рядок:
11111111111 01001011000 01010011110 10011101101 10100111100 11110000010 11111011010 11111011010
2 рядок:
11111111111 00000000000 00001001000 01010011110 01011101111 10100111100 10110010110 11111011010
У даному прикладі послідовність 11111011010 слід в кінці кожної лінії.
Для оцінки ступеня стиснення обчислюється коефіцієнт стиснення, який вираховується за формулою
де, N - Кількість об'єктів у тестовому зображенні.
N cm - число двійкових розрядів для подання стислого зображення з урахуванням службових комбінацій.
Даний код забезпечує стиснення даних у двадцять три рази. Перевагою Адресно - позиційного кодування є його низька чутливість до помилок. Поразка помилкою коду координати нового значення призводить до спотворення невеликої групи елементів рядка до наступного нового значення яскравості. Недоліком є невеликий коефіцієнт стискання в порівнянні з методом КДС.
Література
1. Зуєв Є.А. Програмування на мові Turbo Paskal 6.0 7.0 - М.: Радіо і зв'язок, 1993
2. Орловський Є.Л. Передача факсимільних зображень. - М.: Зв'язок, 1980.
3. Щелованов Л.М. Системи факсимільного зв'язку. Навчальний посібник / ЛЕІЗ. - Л., 1991.