Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Artur Wujcicki

Konwersja sekwencji obrazów cyfrowych w standardzie PAL do formatu HD


Conversion from digital PAL format to high definition video


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Paweł Pełczyński
Praca dyplomowa magisterska obroniona 2009-07-01
Streszczenie pracy dyplomowej:
System PAL nadawania sygnału telewizyjnego powstał jako rozwinięcie systemu telewizji kolorowej NTSC. Jego największą wadą jest skanowanie z przeplotem powodujące powstanie w scenach ruchomych charakterystycznych grzebieni. Ekrany plazmowe, LCD i monitory komputerowe nie wyświetlają obrazów z przeplotem, ale progresywnie. Obrazy wyświetlane na takich urządzeniach wyglądają jakby były „poszarpane”, zwłaszcza stopklatka. Wraz ze zwiększaniem wielkości kineskopów telewizorów wymiary piksela stały się stosunkowo duże i zaistniała potrzeba zwiększenia rozdzielczości przestrzennej nowych urządzeń. Ponadto w standardzie HD zdefiniowano nowe proporcje obrazu (ekran panoramiczny). Wszytko to spowodowało, że materiał filmowy zarejestrowany kamerą PAL nie może być bezpośrednio wyświetlany na urządzeniach wspierających standard HD. Nastąpiła potrzeba konwersji unikalnych materiałów filmowych ze standardu PAL do HD. Konwersja taka może być także bardzo pożądana w celu obróbki materiałów służb specjalnych, zwłaszcza ze względu na zwiększenie rozdzielczości wyświetlanych obrazów. Na rynku pojawiają się już kamery umożliwiające filmowanie w standardzie HD, ale są to jeszcze rozwiązania stosunkowo drogie i prawdopodobnie nie zostaną zainstalowane w miejscach użyteczności publicznej, stąd dobrą alternatywą jest programowa obróbka materiału wideo zarejestrowanego tańszymi kamerami SD. Konwersja materiału filmowego ze standardu PAL do standardu HD obejmuje usunięcie przeplotu, zwiększenie rozdzielczości przestrzennej, zmianę proporcji obrazu oraz liczby wyświetlanych ramek na sekundę. Praca magisterska została zrealizowana jako program komputerowy konwertujący materiał filmowy zapisany w pliku AVI. Aby zrealizować to zadanie zostały użyte algorytmy przepływu optycznego (optical flow), zwiększania rozdzielczości (superresolution) wykorzystujące informację z kilku sąsiednich ramek PAL, metody numeryczne do rozwiązywania układu równań (conjugate gradient) oraz konwersje przestrzeni barw w celu efektywnego przetwarzania obrazu. Do powiększania obrazu została zastosowana metoda zwiększenia rozdzielczości oparta na transformacie falkowej, usunięcie przeplotu opiera się na interpolacji tych pikseli, dla których jest on najbardziej widoczny. Opracowany program komputerowy działa stosunkowo szybko, potrzebuje około 7 minut na wygenerowane jednej ramki HD. Jest to możliwe dzięki optymalizacji kodu i wnikliwej analizie macierzy zawierających współczynniki transformaty falkowej obrazu. Została określona skala transformaty umożliwiająca precyzyjne określenie liczby ramek PAL potrzebnych do wygenerowania jednego obrazu HD. Wynikiem działania algorytmu jest plik AVI, którego ramki obrazu są zgodne z formatem HD1080p.