Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Metoda detekcji i redukcji usterek związanek z kompresją wprocesie wytwarzania płyt DVD-Video

Rafał Kłoda

Abstract

The initial part of the thesis comprises the analysis of the DVD-Video manufacturing process, classification of image distortion caused by video lossy compression and the state of knowledge in the field of objective and subjective quality evaluation of digital motion pictures. The capability of quality analyzers was examined: the characteristics of the video sequences were determined for the wide range of coding parameters. Their usefulness as a tool for monitoring the level of defects in compressed video was evaluated. Then a concept of compression artifacts detection and reduction was presented. The general idea of the method is to divide the movie into segments of similar duration, which are described with a set of numerical measures characterizing it. They state an input to the forecasting algorithm, which shows segments of the video, where the quality is poorer than required. This list, along with a set of numerical measures characterizing the individual segments, is displayed. Then the system operator, after seeing fragments of dubious quality, can decide which of them require a re-encode with a larger bitrate. The library of video test sequences and the measurement station was prepared. The measurement station enables for MOS (Mean Opinion Score) determination along with a set of numeric measures for video before and after compression. The measurement station provides playback of source material and the compressed video in a way consistent with the quality evaluation method. Obtaining scores from viewers was realized with paper forms, which were digitized and then processed. Developed software automatically determines over a dozen measures used for video quality evaluation. Created library enables for preparing test material that covers the typical range of compression parameters used for DVD-Video. For each video sequence a set of parameters was computed. Then the experiment with DCR (Degradation Category Rating) method was conducted and MOS was calculated. The effect of the added stimuli (reference video) on the quality distinction and the range of scale used were examined as well as the influence of a number of viewers. A set of indicators was computed for numerous video sequences of a different character and a way of coding. The objective parameters were used for examining their correlation with MOS acquired with DCR method. The efficient algorithm to search for the optimal model was developed. It creates k-element combinations of variables from the n-element set for the multiple regression equation and automatic analysis of established relationships with assumptive criteria. To obtain a good statistical predictive model of video quality, the issue of a number of variables that should be incorporated into the regression equation and which of them should be used. The significance of the model and of individual explanatory variables was examined, the accuracy of the model fit to the experimental data was assessed, the ratings of the model predictions for a different set of sequences was checked and finally a thorough analysis of the assumptions required for the multiple regression was conducted. The concept of using the proposed method of impairments detection for video control was presented. Integrating the diagnostics into the production process is carried out by a dedicated station. The basic feature of the proposed solution is that the process of quality control is disconnected from the encoding process and enables for optimal use of the coding system capabilities. Automation of the selected segments re-encoding process was realized. Experimental research was conducted, which confirmed the effectiveness of proposed impaired segments detection method.
Identyfikator pozycji
WUT82934eaa8c224620a3d8c8a4c3192b13
Rodzaj dyplomu
Praca doktorska
Autor
Tytuł w języku polskim
Metoda detekcji i redukcji usterek związanek z kompresją wprocesie wytwarzania płyt DVD-Video
Język
(pl) polski
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechatroniki (WM)
Dyscyplina nauki
automatyka i robotyka / dziedzina nauk technicznych / obszar nauk technicznych
Status pracy
Obroniona
Data obrony
10-12-2014
Data nadania stopnia
17-12-2014
Promotor
Sabina Żebrowska-Łucyk Sabina Żebrowska-Łucyk Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej (WM/IMIB)Wydział Mechatroniki (WM)
Recenzenci wewnętrzni
Recenzenci zewnętrzni
Marian Wysocki, prof., Polit. Rzeszowska Marian Wysocki, prof., Polit. Rzeszowska Afiliacja nieokreślona
Paginacja
111
Słowa kluczowe w języku polskim
zniekształcenia obrazu spowodowane stratna kompresja materiału filmowego
Streszczenie w języku polskim
We wstępnej części niniejszej pracy omówiono proces wytwarzania płyt DVD-Video, scharakteryzowano zniekształcenia obrazu spowodowane stratna kompresja materiału filmowego oraz przedstawiono stan wiedzy w zakresie metod obliczeniowych i percepcyjnych, które są stosowane do oceny jakości cyfrowych obrazów ruchomych poddanych procesowi kompresji. Przy użyciu dostępnych analizatorów jakości obrazu wyznaczono charakterystyki wybranych scen telewizyjnych zakodowanych w szerokim przedziale wartości strumienia bitowego. Oceniono przydatność analizatorów jako narzędzia monitorującego poziom usterek w materiale filmowym. Następnie przedstawiono autorska koncepcje wykrywania zniekształceń powstających podczas produkcji płyt DVD oraz ich szybkiego usuwania lub redukowania w trakcie procesu technologicznego. Ogólna idea metody polega na podzieleniu materiału filmowego na krótkie segmenty, które są opisane za pomocą zbioru miar (wskaźników) charakteryzujących cechy obrazu. Miary te służą jako dane wejściowe dla algorytmu prognozującego, który wskazuje operatorowi systemu kodującego segmenty o spodziewanej jakości gorszej ni wymagana. Operator systemu, po obejrzeniu fragmentów wątpliwej jakości, może sam zdecydować, które spośród nich wymagają ponownego zakodowania przy użyciu większego strumienia bitowego. Przygotowano materiały i zbudowano stanowisko pomiarowe do percepcyjnych badan jakości. Zapewnia ono odtwarzanie materiału filmowego źródłowego oraz materiału ocenianego w sposób dostosowany do wybranej subiektywnej metody badania jakości oraz pozwala pozyskiwać wyniki od obserwatorów w trakcie odtwarzania sesji testowej. Do akwizycji ocen zaprojektowano odpowiednie papierowe formularze, które są automatycznie digitalizowane. Opracowane oprogramowanie wyznacza kilkanaście wskaźników stosowanych przez badaczy z różnych ośrodków naukowych do oceny cyfrowych materiałów filmowych pod względem jakości wizualnej. Utworzona biblioteka sekwencji pozwala na budowanie materiału testowego pokrywającego typowy zakres stosowalności parametrów kompresji przy kodowaniu materiału filmowego na potrzeby DVD-Video. Dla każdej z sekwencji wyznaczono zbiór wskaźników numerycznych charakteryzujących materiał filmowy przed procesem kompresji i po jego rekonstrukcji. Przeprowadzono eksperyment metoda DCR (Degradation Category Rating) zgodnie z zaleceniami ITU, a następnie, na podstawie danych pozyskanych od poszczególnych obserwatorów, wyznaczono oceny średnie MOS (Mean Opinion Score). Zbadano wpływ dodania bodźca (wzorca odniesienia) w postaci materiału źródłowego na rozróżnienie jakości materiału zakodowanego z różnymi parametrami kompresji, zakres używanej skali oraz oceniono wpływ liczności grupy na stabilność średniej oceny. Obliczono zbiór wskaźników dla wielu różniących się charakterem i sposobem kodowania sekwencji filmowych. Zbadano korelacje tych wskaźników z ocenami jakości uzyskanymi metoda DCR. Opracowano algorytm, który z nieelementowego zbioru miar obrazu tworzy nieelementowe kombinacje zmiennych wchodzących do równania regresji wielorakiej. W celu wytypowania modelu trafnie prognozującego jakość materiału filmowego sprawdzano istotność statystyczna wszystkich rozważanych modeli, istotność poszczególnych zmiennych objaśniających, analizowano dokładność dopasowania każdego modelu do danych eksperymentalnych, na których model był utworzony, sprawdzono prognozy ocen z modelu dla innego zbioru materiałów filmowych, a także przeprowadzono wnikliwą analizę pod katem założeń wymaganych przez regresje wieloraka. Przedstawiono koncepcje wykorzystania proponowanej metody wykrywania zniekształceń obrazu w procesie kontroli materiału filmowego o zróżnicowanym charakterze. Ważna cecha proponowanego podejścia jest to, że proces kontroli jakości kodowania odbywa się na specjalnym stanowisku komputerowym a nie na systemie kodującym, co pozwala na jego efektywne wykorzystanie. Inna korzyścią związaną ze stosowaniem metody jest zautomatyzowanie procesu powtórnego kodowania wybranych segmentów. Przeprowadzone badania eksperymentalne potwierdziły skuteczność zaproponowanej metody wykrywania segmentów o obniżonej jakości.
Plik pracy
  • Plik: 1
    Rozprawa_doktorska_Rafal_Kloda.pdf
Poproś o plik WCAG
Liczba cytowań
2

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/phd/WUT82934eaa8c224620a3d8c8a4c3192b13/
URN
urn:pw-repo:WUT82934eaa8c224620a3d8c8a4c3192b13

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony