Đang tải... (xem toàn văn)
Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động ( Luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG -oOo Phạm Tuấn Anh TÁI TẠO VIDEO DỰA VÀO KỸ THUẬT NỘI SUY BÙ CHUYỂN ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Thái Nguyên, tháng 06 năm 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Để hoàn tất luận văn thạc sĩ yêu cầu tập trung, cố gắng độc lập nghiên cứu Bản thân sau năm tháng học tập vất vả nghiên cứu cố gắng để hồn thành luận văn Tơi ln ghi nhận đóng góp giúp đỡ nhiệt tình người bên cạnh mình, ủng hộ, hỗ trợ gia đình bạn bè giúp tơi có thêm động lực để hoàn thành luận tốt nghiệp, nhân muốn gửi lời cảm ơn tới họ Lời cảm ơn trân trọng muốn dành tới TS Nguyễn Thị Hồng Minh, hướng dẫn suốt trình làm luận văn, nhờ định hướng cô giúp tự tin nghiên cứu vấn đề giải toán cách khoa học Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học công nghệ thông tin, Đại học Thái nguyên, khoa CNTT tạo điều kiện cho chúng tơi học tập làm khóa luận cách thuận lợi Lời cảm ơn sâu sắc muốn gửi tới thầy cô giáo dạy dỗ mở cho thấy chân trời tri thức mới, hướng dẫn cách khám phá làm chủ công nghệ Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể lớp CHK11D-KHMT qua tháng ngày miệt mài học tập, chia sẻ niềm vui nỗi buồn, động viên qua khó khăn, để tơi vững bước vượt qua vất vả, tâm hoàn thành luận văn Tuy nhiên thời gian có hạn, nỗ lực cố gắng luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong bảo, góp ý tận tình Q thầy bạn Số hóa Trung tâm Học liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Mục lục Lời cảm ơn Phần mở đầu Ch-¬ng 1: Khái quát video toán tái tạo video 1.1 Kh¸i qu¸t vỊ video 1.1.1 Một số khái niệm 1.1.1.1 Các dạng video 1.1.1.2 Một số định chuÈn video 10 1.1.2 Video thao tác video 26 1.1.2.1 C¸c hiƯu øng biªn tËp video 276 1.1.2.2 Một số thuộc tính đặc tr-ng cña video 287 1.1.2.2.1 Mµu(Color) 287 1.1.2.2.2 KÕt cÊu (Texture) 298 1.1.2.2.3 Hình dáng (Shape) 298 1.1.2.2.4 Chun ®éng (Motion) 309 1.2 Bài toán tái tạo video 30 Ch-¬ng 2: Một số vấn đề tái tạo video 33 2.1 TrÝch rót video 33 2.1.1 Kỹ thuật trừ ảnh xác ®Þnh video 33 2.1.2 Trừ ảnh dựa vào điểm ảnh 34 2.1.3 Trõ ¶nh ph©n khèi 36 2.1.4 Trừ ảnh dựa vào biểu ®å 38 2.2 Một số kỹ thuật tái tạo video 44 2.2.1 Kü thuËt néi suy kh«ng gian 50 2.2.3 Kü thuËt néi suy bï chun ®éng 52 Ch-ơng 3: Ch-ơng trình thử nghiệm 57 3.1 Đặt vấn đề 57 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ 57 3.3 Một số giao diện ch-ơng trình 58 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PhÇn kÕt luËn 60 Danh mục tài liệu tham khảo 621 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Danh mơc h×nh vÏ Hình 1.1 : Cấu trúc phân cấp video Hình 1.2 : Minh họa chuyển đổi lia Hình 1.3 :Sơ đồ giải nén MPEG-1(ISO/IEC 11172) 18 Hình 1.4 : Sơ đồ nén liệu âm 18 Hình 1.5 : Mơ hình hệ thống giải mã MPEG-2 20 Hình 1.6 : Mơ hình nén giải nén theo lớp MPEG-4 23 Hình 1.7 : Một số wipe 27 Hình 1.8 : Các ảnh khác có biểu đồ màu 28 Hình 1.9 : Biểu đồ thể loại ảnh 28 Hình 1.10 : Các thao tác camera 29 Hình 1.11 : Mơ hình chung phép cộng ảnh 30 Hình 1.12 : Ánh xạ đặc trưng 31 Hình 2.1 : Quá trình phân đoạn video 34 Hình 2.2 : Các cửa sổ sở thuật toán so sánh thực 37 Hình 2.3 : Chênh lệch biêt đồ, * cắt cảnh, chồng mờ 38 Hình 2.4 : So sánh biểu đồ màu hai ảnh 39 Hình 2.5 : So sánh cặp a, Chênh lệch biểu đồ liên tiếp b, Chênh lệch biêt đồ tích lũy 42 Hình 2.6 : Phát chuyển cảnh kỹ thuật so sánh cặp 43 Hình 2.7 : Biểu diễn giá trị fc(x,y)bằng nội suy song tuyến 49 Hình 2.8 : Ảnh tịn tiến di chuyển dx, dy 51 Hình 2.9 : Nội suy sinh khung trung gian f(n1, n2, t) 53 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 2.10 : Mơ tả nội suy theo thời gian 54 Hình 2.11 : tái tạo cảnh theo ba bước (1) hình ảnh gốc I0 I1 kéo giãn để tạo hình ảnh song song I^0 I^1 (2)I^S tạo cách phối hợp hai hình ảnh kéo giãn( trung gian).(3) I^S co lại để tạo thành IS 55 Hình 3.1 : Giao diện module trích rút video 58 Hình 3.2 : Giao diện module tái tạo video 59 Số hóa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Phần Mở đầu Video đời vào năm đầu kỷ XX phát triển mạnh mẽ, phải đến cuối thập kỷ XX video số phát triển Với đời phát triển mạnh máy tính hệ thống viễn thông, liệu video số hoá đưa vào xử lý hệ thống máy tính Việc xử lý liệu video số hố máy tính tỏ hiệu Kết liệu video số đưa vào nhiều ứng dụng thực tế truyền hình, đào tạo điện tử dựa vào máy tính, hỗ trợ đào tạo mạng, hệ thống mô phỏng, video theo yêu cầu Video phương tiện thơng tin đại chúng có độ phân giải cao nội dung thông tin phong phú Tuy nhiên nhiều nguyên nhân như: chất lượng thiết bị thu nhận video, chuyển động đối tượng… làm thiếu khuyết khung hình video, ảnh hưởng đến nội dung, chất lượng video Do cần tái tạo khung hình bị thiếu khuyết video Hiện có nhiều cơng trình nghiên cứu để tái tạo khung hình bị thiếu khuyết video đạt kết định Tuy nhiên việc sử dụng kỹ thuật nội suy bù chuyển động để tái tạo khung hình bị thiếu khuyết video chưa có nhiều đầu tư, nghiên cứu chun sâu Xuất phát hồn cảnh luận văn lựa chọn đề tài: Tái tạo video dựa vo k thut ni suy bự chuyn ng Để đạt đ-ợc mục tiêu đề ra, luận văn tập trung nghiên cứu số vấn đề sau đây: "Nghiên cứu tổng quan video" Phần trình bày số khái niệm vấn đề xử lý tái tạo video "Nghiên cứu số kỹ thuật trích rút tái tạo video" Phần trình bày nghiên cứu kỹ thuật trừ ảnh lọc ảnh, -u nh-ợc điểm kỹ thuật việc xác định cảnh video trích rút khung hình đặc tr-ng cảnh video để l-u trữ Phần trình bày nghiên cứu kỹ thuật tạo lập khung hình trung gian việc tái tạo đoạn video từ khung hình đại diện dựa vào kỹ thuật nội suy bï chun ®éng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ "Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tái tạo video" Đ-a số ứng dụng kỹ thuật tái tạo video Cài đặt thử nghiệm đánh giá kỹ thuật tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động để khôi phục lại khung hình bị thiếu khuyết từ khung hình trích rút Trên sở mục tiêu đặt ra, cấu trúc luận văn bao gồm ch-ơng: Ch-ơng 1: Khái quát video toán tái tạo video Ch-ơng 2: Một số vấn đề tái tạo video Ch-ơng 3: Ch-ơng trình thử nghiệm S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Ch-ơng kháI quát video toán táI tạo video 1.1 Khái quát video 1.1.1 Một số khái niệm Video tập hợp khung hình (frames), khung hình ảnh Shot (hay lia) đơn vị sở video Một lia đơn vị vật lý dòng video, gồm chuỗi khung hình liên tiếp, chia nhỏ hơn, ứng với thao tác camera đơn Scene (cảnh) đơn vị logic dòng video, cảnh gồm lia liên quan không gian liền kề thời gian, mô tả nội dung ngữ nghĩa tình tiết Khi phim đ-ợc chiếu, khung hình lần l-ợt đ-ợc hiển thị tốc độ định Tốc độ th-ờng thấy định dạng video khác 25 30 hình/s Nh- vậy, video có số l-ợng khung hình t-ơng ứng 90000 1080000 Cấu trúc phân cấp video đ-ợc thể hình d-ới Hình 1.1: Cấu trúc phân cấp video Phân đoạn video trình phân tích chia nội dung hình ảnh video thành đơn vị sở gọi lia (shot) Việc lấy mẫu chọn gần khung video đại diện cho lia (hoặc nhiều tuỳ theo mức độ phức tạp nội dung hình ảnh lia) đ-ợc gọi khung khoá Khung khoá khung hình đại diện mô tả nội dung shot Quá trình phân đoạn liệu video tiến hành, phát chuyển đổi từ lia sang lia khác phát ranh giới lia (đó đo khác khung hình liền kề) Trong hình d-ới minh họa chuyển đổi lia: S húa bi Trung tõm Hc liu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 1.2: Minh hoạ chuyển đổi lia 1.1.1.1.Cỏc dng video 1.1.1.1.1.Video tương tự NTSC Video: Đây dạng Video tương tự với 525 dòng khung hình, 30 khung hình giây, qt cách dòng, chia làm hai trường (mỗi trường 262.5 dòng), có 20 dòng dự trữ cho thông tin điều khiển thời điểm bắt đầu trường PAL Video: Dạng Video có 625 dòng khung hình, 25 khung hình giây, quét cách dòng Khung gồm hai trường chẵn lẽ, trường bao gồm 312.5 dòng 1.1.1.1.2.Video số Một số tiêu chuẩn Video số lấy theo tiêu chuẩn CCI CCIR CCIR 601525/60 601625/50 NTSC PAL/SECAM 720x480 CIF QCIF 360x576 352x288 176x144 360x480 360x576 176x144 88x72 Lấy mẫu màu 4:2:2 4:2:2 4:2:0 4:2:0 Số trường /s 60 50 30,15,10,7.5 30,15,10,7.5 Cách quét Cách dòng Cách dòng Liên tục Liên tục Độ phân giải độ chói Độ phân giải màu sắc Bảng 1: Các tiêu chuẩn Video số Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... "Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tái tạo video" Đ-a số ứng dụng kỹ thuật tái tạo video Cài đặt thử nghiệm đánh giá kỹ thuật tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động để khôi phục lại... hoàn cảnh luận văn lựa chọn đề tài: Tái tạo video dựa vào kỹ thuật nội suy bù chuyển động Để đạt đ-ợc mục tiêu đề ra, luận văn tập trung nghiên cứu số vấn đề sau đây: "Nghiên cứu tổng quan video" ... niệm vấn đề xử lý tái tạo video "Nghiên cứu số kỹ thuật trích rút tái tạo video" Phần trình bày nghiên cứu kỹ thuật trừ ảnh lọc ảnh, -u nh-ợc điểm kỹ thuật việc xác định cảnh video trích rút khung