Spôsob I BTC-N kódovania

Číslo patentu: 278098

Dátum: 08.06.1994

Autori: Farkas Péter, Tvarožek Milan, Garcia Sergio Herrera

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob IBTC-N kódovania je založený na tom, že hierarchickú úroveň kódovania pre N >= 3 sa v n rovine iteratívne pomocou BTC striedavo spracúvajú obrazové prvky so súradnicami (i, j), i = k mí, j = k mí alebo i = (k + 1)mí, j = (k + 1), pričom k je celé číslo, pre N párne platí: mí = 2,2 [exp(N-2)/2], kde mí je prvá nezávislá premenná a pre N nepárne platí: 2,2 exp[(N-1)/2] a nasleduje interpolácia obrazových prvkov (n-1)-roviny z obrazových prvkov n-roviny, ak: n je párne, potom platí: p(i, j) = f[p(i - ný, j - ný), p(i - ný, j + ný), p(i + ný, j - ný), p(i + ný, j + ný)], kde je f je operátor interpolácie strednej hodnoty alebo median a ný = 2 exp[(n-2)/2]. Ak: je nepárne, potom: p(i, j) = f[p(i, j - ný), p(i, j + ný), p(i - ný, j), p(i + ný, j)], a ný = 2 exp[(n-1)/2] , kde je druhá nezávislá premenná a po každom kroku interpolácie v obnove (n-1)-roviny sa hodnota n zmenší o 1, až kým n = 0. Kompresia obrazu sa použije na základe kritéria kvality s uskutočnením výberu jednej z množiny IBTC-N a veľkosti bloku spracúvavaných prvkov.

Text

Pozerať všetko

Vymilez sa týka spôsobu BTC-N kódovania a jeho použitia na koiiipresiu obrazu.BTC kódovanie podľa práce (Delp E. J., Mitchell 0. R. Image Compression Using Block Truricatiou Coding. IEEE Trans. Coiruntui., Vol. COM-27, pp. 1335-1342, Sep. l 979), patri k známym metódam kompresie obrazu. Obraz sa rozdelí na bloky najčastejšie 4 x 4 obrazových prvkov (pixely) z hodnôt, ktorých sa vypočíta celková strednú hodnota. Prvkom s hodnotou vyššou ako táto stredná hodnota sa priradí l a vypočíta sa z nich ďalšia strednú hodnota, tzv. homá stredná hodnota, ktoré sa zakóduje pomocou 8 bitov. Prvkom s hodnotou nižšou ako celková stredná hodnota sa priradia 0 a z ich hodnôt sa vypočíta tzv. dolná stredná hodnota, ktorú sa zakóduje pomocou 8 bitov. Bity riradeiić obrazovým prvkom tvoria tzv. bitovú mapu. alej sa spracúva len 32 bitov, čím dochádza ku koinpresií charakterizovanej tzv. bitovým pomerom 2 bit/pixel.BTC dosahuje priemeniú kvalitu obiioveiiého obrazu, ako sa uvádza v práci (Rabbaiii M., Jones P. W. Digital Inrage Compression Teeluiíques, SPEE Optical Eng. Press Belligam, Vol. Tľl, Washington, l 99 l). V práci (Zeng B., Neuvo Y. hiterpolative BTC Image Coding with Vector Quantizatioii, IEEE Trans. Commun. Vol. COM-4 l, pp. 1436-1438). V Oct. 1993, boli publikované dve iteratíviie BTC metódy označené ako BTC-l a IBTC-2. Pri lBTC-l sa pomocou BTC spracúva osem zn šestnústycli obrazových prvkov, pričom je vybratý každý druhý obrazový prvok z každého riadku a každého stĺpca, čím sa dosialme kompresie l,5 bit/pixel. Obnova obrazu sa vykoná iiiterpoliiciou iiespracovaných obrazových prvkov z najbližších štyroch okolitých hodnôt obrazových prvkov.Pri BTC-Z sa pomocou BTC spracúva každý druhý obrazový prvok z každého drulićlio riadku z bloku 4 x 4,čim sa dosahuje koinpresia l,25 bit/pixel. Pri obnove obrazu sa najprv iiiterpolujú obrazové prvky, ktoré spolu s prvkami spracovaiiýirii pri IBTC-2 dajú inriožiiiu prvkov zhodriú s tou, ktorá je sprucúvariá pri IBTC-l a p 0 tom sa postupuje ako pri ínterpolácii lBTC-l. Metódy BTC-l a lBTC-2 dosahujú väčšiu koinpresiu ako BTC pri mieme dioršenej kvalite obnoveiiého obrani. Nevýhodou uvedených metód je, že kódovanie nie je prispôsobeiié charakteristikou rôznych obrazov a to, že kompresia 1,25 bit/pixel je pre imiolié aplikácie nedostatočná.Vyššie uvedené nevýhody odstraňuje spôsob lBTC-N kódovania podľa vynálezu tak, že pre hierarcliickú úroveň kódovania N 2 3 sa v ii rovine iteratíviie pomocou BTC striedavo spracúvajú obrazové prvky so súradnicami (i, j), kde i k.,j k alebo i (k l),j (k l), pričom k je celé číslo a pre N panie platí 2.2, a pre N irepàme platí 1255 , kde je prvá nezávislá preiiieiina. Nasleduje interpolácia obrazových prvkov (n-l)-roviriy z obrazových prvkov ii-rovíriy,ak n je páme, potom plati p(i,j) fp(i - v,j - v), 30P(ĺ - V.ĺ V). PU VJ VL Ú V.ĺ V)l. kťleí ĺ je operátor interpolacie strednej hodnoty alebo medianu av 2131, kde v je druhá nezávislá premenná, ak n je nepáme. takí PU. J) flP(í.J - V). p(i.i V), (1 - V.j), p(i v, j) a v Po každom kroku interpolácie v obnove (u-l)-roviny sa hodnota n menší o l, až kým n 0.Vyšší účinok je dosahovaný vyššou kompresiou ako pri BTC-l a lBTC-2 pri porovnateľnej kvalite obnovovaného obrazu. Týmto je vyriešený aj adaptivuy spôsob kompresie obrazu využívajúci IBTC-N kódovania tak, že na základe kritéria kvality sa uskutoční výber jednej množiny IBTC-N a veľkosti bloku obrazových prvkov, Prehľad obrázkov mi výkresochNa pripojenom výkrese je na obr. l mázomeriá blokovú schéma jedného príkladu realizácie adaptívneho kodéra využívajúceho IBTC-N. Na obr. 2 je mázorneiiá realiuicia dekodém využívajúceho IBTC-N.Aplikovanie IBTC-N v oblasti liierarchického prenosu môže byt používané v takej forme, že najprv je zvolena najvyššia hodnota N a ak obraz obsahuje potrebnú infonnácíu, potom môžeme Zvýšit kvalitu detailov zmeiršením hodnoty N. Analyzujerne obraz, ktorý v prvej fázie je IBTC-4 a našou úlohou bude zvyšovat kvalitu detailov nasledujúcirni krokmiIBTC-3 po lBTC-4 bol odoslaný,lBTC-Z po lBTC-3 bol odoslaný,IBTC-l po BTC-Z bol odoslaný IBTC-O po IBTC-l bol odoslaný, Ďalej predpokladajine, že informácia z databázy bola uložená ako BTC-O použitím toho najväčšieho bloku, ktorý máme k dispozicii (napr. 16 x 16, Tab. l). Novšie predpoklagajmešežekçołrłnêargoànć BT 1 C úrava sú y vypočítan zo v t c pixe ov, or sa nachádzajú v naj väčšom používanom bloku.Postup výpočtu pre N 4 znázomíme na nasledujúcich štyroch tabuľkách. V prvom kroku (n 4 tzv. prime) je 4, v 2 a výpočet prebieha podľa tabuľky 2.Z obr. 2 jasne vidíme, že ak IBTC-N začína s blokom rozrnenr | 6 x 16, to mainená IBTC-4, potom iba I 6 pixelov z bitovej mapy IBTC-3 je dostatočných pre prenos obrazovej informácie. V ďalšom kroku sa znižuje ii o jednotku (ii 3 mi. nepame) 4, v 2 a výpočet prebieha podla tabuľky 3.Aby sme zvýšili kvalitu detailov z BTC-B na lBTC-Z (obr. 4), je nevyhnutné prijať 32 bitov pre každ iiifomiačný blok.alej sa opät znižuje n o jednotku (n 2 tzii. páriie) 2 v lV poslednom kroku je ii l (nepárne) 2, v l. Z lab. 4 je vidieť, že hrubo vytlačené pixely sú uložené, z čoho vyplýva, že tie zvyšné musia byť prijaté v kroku z lBTC-2 na IBTC-l. Napriek tomu, aby sme išli z lBTC-2 na IBTC-l, je nevyluiutné prijať dodatočne 64 bitov, ktoré predstavujú stratené obrazové prvky z bitovej mapy IBTC-l. Z tab. 5 je vidieť, že jenevyhnutné prijať dodatočne 128 bitov pochádzajúcich z uavmjom sa neprekrývajúcích pixelov súvisiacich s bitovou mapou IBTC-O.Tab. 2 Us - riadenie ixelov medzi IBTC-4 o IBTC~ 3Tab. 3 Usponadanie pixelov medzi |BTC~ 3 a lBTC-2II -I m nl nn -I -Il -Il ul III AI u u 1-13 1-74 url nu y-Il -n y-a n- -u -u y-n -x 1-13 -n -u -I -O 3 -u 1-1-a mi un ml -n noo v-II -a -a -a -o -u -u nn v-u n un y-n na n un 1-00 um y-u n -v na -na -II y-u -w 1-02u) run u) pull In 767 hh van IU III u. pd u nl Ill von url -za v-I -CI 1-17 III 1-0 -0 1 d nn un 174 nl ull v-Il Inn u- p un y-I -u 1-0 nu 1 m na nn un v-n -u van u vmJednej z možných realizácií adaptívneho kodem BTC-N, je znázomený na obr. l a skladá sa z analýzatora strednej kvadratickej odchýlky l, komparátora 2,koderi pomocuej informácie 3, multíplexora 4. kódera IBTC-1 5 spracúvajú blok obrazových prvkov 2 x 2,lBTC-2 6 spracúvajúcu blok obrazových prvkov 4 x 4 BTC-S 7 spracúvajúcu blok obrazových prvkov 8 x 8 a BTC-t 8 spracúvajúcu blok obrazových prvkov 16 x 16, vstupu 0 a výstupu 9. Analyzátor strednej kvadratickej odchýlky 1 vykoná analýzu strednej kvadratickej odchýlky obnoveného bloku 16 x 16 obraz» vých prvkov po použití IBTC-4 s pôvodným blokom a výsledok stredná kvadratickà odchýlka (t. j., Root Mean Square Error-RMSE) odovzdá bloku 2, ktorý ho porovná s prcdnastaveitou hodnotou T 3. Ak RMSE s T 3,tak sa pre kódovanie práve spracúvanćho bloku použije IBTC-4 a v multiplexore 4 sa táto iziformácia združí s infonnáciou o výbere IBTC-4 pre príslušný blok obrazových prvkov a odošle sa prostrednictvom výstupu 9.Ďalej ak RMSE z T 3, tak sa blok 16 x 15 rozdeli na 4 bloky (8 x 8) a postupne sa spracúvajú tieto bloky tak, že sa znovu pre každý zvlášť vypočíta RMSE a túto sa porovná s hodnotou T 1.Ak RMSE s T 1, tak sa pre príslušný blok použije BTC-B o infomutcia spolu s pomocnou infonnáciou sa odovzdá multiplexom 4, kde sa zdxuzí a odovzdá ďalej. Ak RMSE 2 T 2, tak sa blok 8 x 8 rozdeli na 4 bloky 4 x 4, pre každý z nich sa opät vypočíta RMSE, ktora sa porovnáva s T Ak RMSE 2 T., tak sa pre spracovanie príslušného bloku použije lBTC-Z, pričom táto informácia sa potom v multiplexore 4 združí s pomocnou infonnácíou. Ak RMS 2 T., blok 4 x 4 sa rozdelí na 4 bloky 2 x 2, pre ktoré sa použije metóda IBTC-l a výsledná informácia spolu s pomocnou informáciou sa združí v multiplexore 4 a odovzdá sa ďalej. Obnova obrazu sa uskutoční napríklad pomocou dckodéra, ktorý je mázomený na obr. 2 tak, že demultiplexor 11,oddelí pomocnú infomíáciu celkovej infomíácie, ktorá prichádza na vstup 10 a odovzdá ju bloku riadenia 12,ktorý vyberie lBTC-N, pomocou ktorého sa obnoví obraz v príslušnom bloku. Obnovený obraz sa cez výstup 17 odovzdá na ďalšie spracovanie. Operátori interpoIácie v kóden pritom musia mat pevnú hodnotu N zhodnú.Ine realizácie sú modiñkúciou predchádzajúcej realizácie spočívajúce vo výbere iných veľkostí blokov a iných hodnôt N, pričom IBTC-N môže pracovať s viacej ako l veľkosťou bloku na r. 111 x bl, a x bg, a x b), , kde al, b. sú rozmery obdťžnika v celých číslachzodpovedajúcich počtu obrazových prvkov na príslušných stranách. Spôsob čimlosti je zhodný, mení sa len pomocnú informácia a počet blokov kódera a dekódemPríklad 4 5 lnć realizácie sú modiľlkáciou l, alebo bloku 2, s tým. že jednotlivé hodnoty N můžu byť použité ako rôzne operâtory interpolàcie a spôsob činnosti ostane zachovaný.Ďalšie príklady realizácie sú modifrkúciou bloku 1,alebo bloku 2, alebo bloku 3, s tým. že v pomocnej infomulcii sa špeciflkuje poloha spracúvanćho bloku v rámci celeho obrazu naprikladPostup ko- IS dovania obrazu potom môže byť ešte adaptívnejší.Iné príklady realizácie sú (ake modifikácie bloku l,alebo bloku 2, alebo bloku 3, alebo bloku 4, že jednotli- 20 vé spracúvanć bloky sa prekrývajú a pri interpolácii sa využívajú všetky dostupné informácie o obrazových prvkocb.Príklad 7 25 Iné príklady realinície sú variacialni bloku l, alebobloku 2, alebo bloku 3, alebo bloku 4. alebo bloku 5, ta ké, ze na interpolaciu sa využívajú nielen hodnoty naj bližších obrazových prvkov obklopujúce práve interpo lovaný obrazový prvok. 30Priemyselná využitcľnosť Spôsob IBTC-N kódovania je možné využít na kom- 35presiu obrazu na základe kritéria kvality s uskuločnenim výberu jednej z množiny IBTC-N a veľkosti bloku spra covavaných obrazových prvkov. 40 PATENTOVÉ NÁROKY Spôsob IBTC-N kódovmiia, v y z n a č u j ú c l s a t ý m . že pre hierarchickú úroveň kódovania pre 45N 2 3 sa v n rovine iteratívne pomocou BTC striedavospracúvajú obrazové prvky so síxradnimlni (i, j), kdeje celé číslo a pre N prime platí 22 T, a pre N ne páme plati 2,2 a nasleduje inlerpolácia obrazo- 50 vých prvkov (n-l)-roviny z obrazových prvkov u-roviny, ak n je páme, potom plati fp(i - v,j - v), p(i - v, j v), p(i v,j -v)l, p(i v), kde v), kde fje operátor mterpolácie strednej hodnoty alebo medlanu a 55 v zT, kde v je druhá nezávislá prememà, ak n je nepůľne. tak 110.1) ĺlp(íi - V). P(i.i V). p(i - mi). p(i v, j) a v Ě . Po každom kroku interpolácie v obnove (n-l)-roviny sa hodnota n zmenší o l, až kým n 0.

MPK / Značky

MPK: H03M 7/30

Značky: spôsob, kódovania, btc-n

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-278098-sposob-i-btc-n-kodovania.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob I BTC-N kódovania</a>

Podobne patenty