Videokuvan hydroakustinen siirto

Translated title of the contribution: Hydroacoustic transmission of live TV-picture

Juha Leppänen, Väinö Typpi, Pekka Kohola, Kari Koskinen, Esko Murtoviita

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Kauko-ohjatun sukellusaluksen (ROV, remotely operated undersea vehicle) liikkuvuutta ja ketteryyttä voidaan huomattavasti lisätä, mikäli informaation siirto ROVin ja tukialuksen välillä voidaan hoitaa ilman kaapeliyhteyttä. ROVissa olevan videokameran antama kuva välitetään tukialuksella olevan operaattorin nähtäväksi, minkä perusteella operaattori ohjaa ROVia. Ohjaamista varten tarvitaan riittävän hyvänlaatuista, reaaliaikaista elävää kuvaa. Vedenalaisena langattomana yhteytenä voidaan käyttää ultraäänilinkkiä. Saavutettavat kaistanleveydet ovat kuitenkin pari dekadia pienempiä kuin mitä vaadittaisiin normaalin videokuvan siirrossa. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) sähkö- ja automaatiotekniikan sekä teletekniikan laboratorioissa on kehitetty yhteistyössä suomalaisen meriteollisuuden kanssa menetelmä, jonka avulla ROVin ohjauksessa tarvittava videokuva voidaan siirtää tukialukselle ultraäänilinkin kautta. Menetelmäkehityksessä on oletettu reunaehdoksi linkki, jolla on 32 kbit/s tiedonsiirtokapasiteetti ja jolla päästään 300...500 m toimintaetäisyyteen. Kuvankäsittely- ja tiivistyskoodausmenetelmiä on tutkittu ja kehitetty laboratoriossa tietokonesimulointien avulla. Lähtömateriaalina on käytetty ROVista nauhoitettuja autenttisia kuvasekvenssejä. Simulointikokeiluista saatujen tulosten perusteella on laadittu suunnitelma prototyyppilaitteiston toteuttamiseksi. Kuvansiirtomenetelmässä on kolme päävaihetta: esikäsittely, tiivistyskoodaus ja jälkikäsittely. Esikäsittelyvaiheessa kuva digitoidaan resoluutiolla 256 x 256 kuvaelementtiä (pikseliä). Kuvassa olevaa kohinaa poistetaan menetelmällä, joka säilyttää reunaviivojen terävyyden. Ennen tiivistyskoodausta resoluutio pienennetään 128 x 128 pikseliin. Käytettävissä olevan siirtotien pienen kaistanleveyden takia kuvatiedon määrää pitää ennen lähettämistä vielä supistaa suhteessa 1:240. Ensimmäinen toimenpide on videokuvan kenttätaajuuden pudottaminen alkuperäisestä 50:stä 8:aan kenttään sekunnissa, mikä vielä havaitsijalle riittää jatkuvan liikkeen vaikutelman saamiseksi. Tämän jälkeen tehdään tiivistyskoodaus, jossa on sovellettu kehitteillä olevan CCITT:n kuvapuhelinstandardin referenssimallin mukaista menettelyä. Mallin pääosat ovat muunnoskoodaus, liikkeen kompensointi ja suodatus. Tässä sovelluksessa keskeisintä on kuvassa esiintyvän liikkeen riittävän luotettava estimointi. Jälkikäsittelyn tehtävänä on ehostaa kuvaa ja saada siitä operaattorin kannalta mahdollisimman luonteva ja informatiivinen. Ensiksi tasoitetaan käytetyn tiivistyskoodausmenetelmän aiheuttamat lohkorajat. Kuvan resoluutio palautetaan interpolaation avulla kokoon 256*256 pikseliä. Kuvan dynamiikkaa parannetaan suorittamalla lopuksi kirkkaushistogrammin korjaus, mikä auttaa kuvassa olevien yksityiskohtien erottamista.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
Number of pages62
Publication statusPublished - 1990
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameTiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
No.1175
ISSN (Print)0358-5085

Fingerprint

Mink
sapropterin

Keywords

  • telecommunication
  • video signals
  • ultrasonic transmission
  • picture processing
  • underwater sound
  • remotely operated vehicles

Cite this

Leppänen, J., Typpi, V., Kohola, P., Koskinen, K., & Murtoviita, E. (1990). Videokuvan hydroakustinen siirto. Espoo. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 1175
Leppänen, Juha ; Typpi, Väinö ; Kohola, Pekka ; Koskinen, Kari ; Murtoviita, Esko. / Videokuvan hydroakustinen siirto. Espoo, 1990. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1175).
@book{5826da35c0d44973a3368a049be414cd,
title = "Videokuvan hydroakustinen siirto",
abstract = "Kauko-ohjatun sukellusaluksen (ROV, remotely operated undersea vehicle) liikkuvuutta ja ketteryytt{\"a} voidaan huomattavasti lis{\"a}t{\"a}, mik{\"a}li informaation siirto ROVin ja tukialuksen v{\"a}lill{\"a} voidaan hoitaa ilman kaapeliyhteytt{\"a}. ROVissa olevan videokameran antama kuva v{\"a}litet{\"a}{\"a}n tukialuksella olevan operaattorin n{\"a}ht{\"a}v{\"a}ksi, mink{\"a} perusteella operaattori ohjaa ROVia. Ohjaamista varten tarvitaan riitt{\"a}v{\"a}n hyv{\"a}nlaatuista, reaaliaikaista el{\"a}v{\"a}{\"a} kuvaa. Vedenalaisena langattomana yhteyten{\"a} voidaan k{\"a}ytt{\"a}{\"a} ultra{\"a}{\"a}nilinkki{\"a}. Saavutettavat kaistanleveydet ovat kuitenkin pari dekadia pienempi{\"a} kuin mit{\"a} vaadittaisiin normaalin videokuvan siirrossa. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) s{\"a}hk{\"o}- ja automaatiotekniikan sek{\"a} teletekniikan laboratorioissa on kehitetty yhteisty{\"o}ss{\"a} suomalaisen meriteollisuuden kanssa menetelm{\"a}, jonka avulla ROVin ohjauksessa tarvittava videokuva voidaan siirt{\"a}{\"a} tukialukselle ultra{\"a}{\"a}nilinkin kautta. Menetelm{\"a}kehityksess{\"a} on oletettu reunaehdoksi linkki, jolla on 32 kbit/s tiedonsiirtokapasiteetti ja jolla p{\"a}{\"a}st{\"a}{\"a}n 300...500 m toimintaet{\"a}isyyteen. Kuvank{\"a}sittely- ja tiivistyskoodausmenetelmi{\"a} on tutkittu ja kehitetty laboratoriossa tietokonesimulointien avulla. L{\"a}ht{\"o}materiaalina on k{\"a}ytetty ROVista nauhoitettuja autenttisia kuvasekvenssej{\"a}. Simulointikokeiluista saatujen tulosten perusteella on laadittu suunnitelma prototyyppilaitteiston toteuttamiseksi. Kuvansiirtomenetelm{\"a}ss{\"a} on kolme p{\"a}{\"a}vaihetta: esik{\"a}sittely, tiivistyskoodaus ja j{\"a}lkik{\"a}sittely. Esik{\"a}sittelyvaiheessa kuva digitoidaan resoluutiolla 256 x 256 kuvaelementti{\"a} (pikseli{\"a}). Kuvassa olevaa kohinaa poistetaan menetelm{\"a}ll{\"a}, joka s{\"a}ilytt{\"a}{\"a} reunaviivojen ter{\"a}vyyden. Ennen tiivistyskoodausta resoluutio pienennet{\"a}{\"a}n 128 x 128 pikseliin. K{\"a}ytett{\"a}viss{\"a} olevan siirtotien pienen kaistanleveyden takia kuvatiedon m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a} pit{\"a}{\"a} ennen l{\"a}hett{\"a}mist{\"a} viel{\"a} supistaa suhteessa 1:240. Ensimm{\"a}inen toimenpide on videokuvan kentt{\"a}taajuuden pudottaminen alkuper{\"a}isest{\"a} 50:st{\"a} 8:aan kentt{\"a}{\"a}n sekunnissa, mik{\"a} viel{\"a} havaitsijalle riitt{\"a}{\"a} jatkuvan liikkeen vaikutelman saamiseksi. T{\"a}m{\"a}n j{\"a}lkeen tehd{\"a}{\"a}n tiivistyskoodaus, jossa on sovellettu kehitteill{\"a} olevan CCITT:n kuvapuhelinstandardin referenssimallin mukaista menettely{\"a}. Mallin p{\"a}{\"a}osat ovat muunnoskoodaus, liikkeen kompensointi ja suodatus. T{\"a}ss{\"a} sovelluksessa keskeisint{\"a} on kuvassa esiintyv{\"a}n liikkeen riitt{\"a}v{\"a}n luotettava estimointi. J{\"a}lkik{\"a}sittelyn teht{\"a}v{\"a}n{\"a} on ehostaa kuvaa ja saada siit{\"a} operaattorin kannalta mahdollisimman luonteva ja informatiivinen. Ensiksi tasoitetaan k{\"a}ytetyn tiivistyskoodausmenetelm{\"a}n aiheuttamat lohkorajat. Kuvan resoluutio palautetaan interpolaation avulla kokoon 256*256 pikseli{\"a}. Kuvan dynamiikkaa parannetaan suorittamalla lopuksi kirkkaushistogrammin korjaus, mik{\"a} auttaa kuvassa olevien yksityiskohtien erottamista.",
keywords = "telecommunication, video signals, ultrasonic transmission, picture processing, underwater sound, remotely operated vehicles",
author = "Juha Lepp{\"a}nen and V{\"a}in{\"o} Typpi and Pekka Kohola and Kari Koskinen and Esko Murtoviita",
year = "1990",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3825-0",
series = "Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT",
number = "1175",

}

Leppänen, J, Typpi, V, Kohola, P, Koskinen, K & Murtoviita, E 1990, Videokuvan hydroakustinen siirto. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 1175, Espoo.

Videokuvan hydroakustinen siirto. / Leppänen, Juha; Typpi, Väinö; Kohola, Pekka; Koskinen, Kari; Murtoviita, Esko.

Espoo, 1990. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1175).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Videokuvan hydroakustinen siirto

AU - Leppänen, Juha

AU - Typpi, Väinö

AU - Kohola, Pekka

AU - Koskinen, Kari

AU - Murtoviita, Esko

PY - 1990

Y1 - 1990

N2 - Kauko-ohjatun sukellusaluksen (ROV, remotely operated undersea vehicle) liikkuvuutta ja ketteryyttä voidaan huomattavasti lisätä, mikäli informaation siirto ROVin ja tukialuksen välillä voidaan hoitaa ilman kaapeliyhteyttä. ROVissa olevan videokameran antama kuva välitetään tukialuksella olevan operaattorin nähtäväksi, minkä perusteella operaattori ohjaa ROVia. Ohjaamista varten tarvitaan riittävän hyvänlaatuista, reaaliaikaista elävää kuvaa. Vedenalaisena langattomana yhteytenä voidaan käyttää ultraäänilinkkiä. Saavutettavat kaistanleveydet ovat kuitenkin pari dekadia pienempiä kuin mitä vaadittaisiin normaalin videokuvan siirrossa. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) sähkö- ja automaatiotekniikan sekä teletekniikan laboratorioissa on kehitetty yhteistyössä suomalaisen meriteollisuuden kanssa menetelmä, jonka avulla ROVin ohjauksessa tarvittava videokuva voidaan siirtää tukialukselle ultraäänilinkin kautta. Menetelmäkehityksessä on oletettu reunaehdoksi linkki, jolla on 32 kbit/s tiedonsiirtokapasiteetti ja jolla päästään 300...500 m toimintaetäisyyteen. Kuvankäsittely- ja tiivistyskoodausmenetelmiä on tutkittu ja kehitetty laboratoriossa tietokonesimulointien avulla. Lähtömateriaalina on käytetty ROVista nauhoitettuja autenttisia kuvasekvenssejä. Simulointikokeiluista saatujen tulosten perusteella on laadittu suunnitelma prototyyppilaitteiston toteuttamiseksi. Kuvansiirtomenetelmässä on kolme päävaihetta: esikäsittely, tiivistyskoodaus ja jälkikäsittely. Esikäsittelyvaiheessa kuva digitoidaan resoluutiolla 256 x 256 kuvaelementtiä (pikseliä). Kuvassa olevaa kohinaa poistetaan menetelmällä, joka säilyttää reunaviivojen terävyyden. Ennen tiivistyskoodausta resoluutio pienennetään 128 x 128 pikseliin. Käytettävissä olevan siirtotien pienen kaistanleveyden takia kuvatiedon määrää pitää ennen lähettämistä vielä supistaa suhteessa 1:240. Ensimmäinen toimenpide on videokuvan kenttätaajuuden pudottaminen alkuperäisestä 50:stä 8:aan kenttään sekunnissa, mikä vielä havaitsijalle riittää jatkuvan liikkeen vaikutelman saamiseksi. Tämän jälkeen tehdään tiivistyskoodaus, jossa on sovellettu kehitteillä olevan CCITT:n kuvapuhelinstandardin referenssimallin mukaista menettelyä. Mallin pääosat ovat muunnoskoodaus, liikkeen kompensointi ja suodatus. Tässä sovelluksessa keskeisintä on kuvassa esiintyvän liikkeen riittävän luotettava estimointi. Jälkikäsittelyn tehtävänä on ehostaa kuvaa ja saada siitä operaattorin kannalta mahdollisimman luonteva ja informatiivinen. Ensiksi tasoitetaan käytetyn tiivistyskoodausmenetelmän aiheuttamat lohkorajat. Kuvan resoluutio palautetaan interpolaation avulla kokoon 256*256 pikseliä. Kuvan dynamiikkaa parannetaan suorittamalla lopuksi kirkkaushistogrammin korjaus, mikä auttaa kuvassa olevien yksityiskohtien erottamista.

AB - Kauko-ohjatun sukellusaluksen (ROV, remotely operated undersea vehicle) liikkuvuutta ja ketteryyttä voidaan huomattavasti lisätä, mikäli informaation siirto ROVin ja tukialuksen välillä voidaan hoitaa ilman kaapeliyhteyttä. ROVissa olevan videokameran antama kuva välitetään tukialuksella olevan operaattorin nähtäväksi, minkä perusteella operaattori ohjaa ROVia. Ohjaamista varten tarvitaan riittävän hyvänlaatuista, reaaliaikaista elävää kuvaa. Vedenalaisena langattomana yhteytenä voidaan käyttää ultraäänilinkkiä. Saavutettavat kaistanleveydet ovat kuitenkin pari dekadia pienempiä kuin mitä vaadittaisiin normaalin videokuvan siirrossa. Valtion teknillisen tutkimuskeskuksen (VTT) sähkö- ja automaatiotekniikan sekä teletekniikan laboratorioissa on kehitetty yhteistyössä suomalaisen meriteollisuuden kanssa menetelmä, jonka avulla ROVin ohjauksessa tarvittava videokuva voidaan siirtää tukialukselle ultraäänilinkin kautta. Menetelmäkehityksessä on oletettu reunaehdoksi linkki, jolla on 32 kbit/s tiedonsiirtokapasiteetti ja jolla päästään 300...500 m toimintaetäisyyteen. Kuvankäsittely- ja tiivistyskoodausmenetelmiä on tutkittu ja kehitetty laboratoriossa tietokonesimulointien avulla. Lähtömateriaalina on käytetty ROVista nauhoitettuja autenttisia kuvasekvenssejä. Simulointikokeiluista saatujen tulosten perusteella on laadittu suunnitelma prototyyppilaitteiston toteuttamiseksi. Kuvansiirtomenetelmässä on kolme päävaihetta: esikäsittely, tiivistyskoodaus ja jälkikäsittely. Esikäsittelyvaiheessa kuva digitoidaan resoluutiolla 256 x 256 kuvaelementtiä (pikseliä). Kuvassa olevaa kohinaa poistetaan menetelmällä, joka säilyttää reunaviivojen terävyyden. Ennen tiivistyskoodausta resoluutio pienennetään 128 x 128 pikseliin. Käytettävissä olevan siirtotien pienen kaistanleveyden takia kuvatiedon määrää pitää ennen lähettämistä vielä supistaa suhteessa 1:240. Ensimmäinen toimenpide on videokuvan kenttätaajuuden pudottaminen alkuperäisestä 50:stä 8:aan kenttään sekunnissa, mikä vielä havaitsijalle riittää jatkuvan liikkeen vaikutelman saamiseksi. Tämän jälkeen tehdään tiivistyskoodaus, jossa on sovellettu kehitteillä olevan CCITT:n kuvapuhelinstandardin referenssimallin mukaista menettelyä. Mallin pääosat ovat muunnoskoodaus, liikkeen kompensointi ja suodatus. Tässä sovelluksessa keskeisintä on kuvassa esiintyvän liikkeen riittävän luotettava estimointi. Jälkikäsittelyn tehtävänä on ehostaa kuvaa ja saada siitä operaattorin kannalta mahdollisimman luonteva ja informatiivinen. Ensiksi tasoitetaan käytetyn tiivistyskoodausmenetelmän aiheuttamat lohkorajat. Kuvan resoluutio palautetaan interpolaation avulla kokoon 256*256 pikseliä. Kuvan dynamiikkaa parannetaan suorittamalla lopuksi kirkkaushistogrammin korjaus, mikä auttaa kuvassa olevien yksityiskohtien erottamista.

KW - telecommunication

KW - video signals

KW - ultrasonic transmission

KW - picture processing

KW - underwater sound

KW - remotely operated vehicles

M3 - Report

SN - 951-38-3825-0

T3 - Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Videokuvan hydroakustinen siirto

CY - Espoo

ER -

Leppänen J, Typpi V, Kohola P, Koskinen K, Murtoviita E. Videokuvan hydroakustinen siirto. Espoo, 1990. 62 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 1175).