6. IMAGE COMPRESSION

6. IMAGE COMPRESSION 인공지능연구실

Contents • Types of image • The CCITT fax standard • JBIG • JPEG • H.261 • MPEG

Types of image • Image digitazation • Resolution , pixel 당 비트수 • Human perception • Halftone screen • Exact or approximate reproduction • Raster and progressive transmission

The CCITT fax standard for bilevel images • CCITT의 fax standard • Group 3 • Bilevel documents • A4,4800bits/sec,1728*1188(2.05Mbits) • 2Coding Methods • One dimensional scheme • Two dimensional scheme

One dimensional scheme • 한 라인씩 처리, 각 라인은 독립적 • White and black runs • Modified Huffman Code 사용 • Run length coding • Figure 6.2(p270)

Two dimension scheme • Current line, Reference line • Vertical mode, horizontal mode • Pass code • Figure 6.3(p271)

JBIG • Joint Bilevel Image Expert Group • Image 의 무손실 압축 표준 • CCITT(현재는 ITU-T)에서 제정

JPEG(1/3) • JPEG(Joint Photographic Experts Group) • Color 혹은 grayscale영상을 압축 코드화할 목적으로 개발된 코드화 방법 • 압축율과 영상의 품질을 사용자가 정할 수 있도록 한다. • 영상의 내용, 영상의 크기, 화면비, 해상도, 색상모델등에 관계없이 어느 영상에 대해서도 적용할 수 있도록 한다. • 소프트웨어로도 구현할 수 있도록 해야하며 하드웨어를 이용할 경우 영상의 품질이 크게 향상될 수 있도록 한다. • 네 가지의 다른 부호화 방법을 제공한다. • 순차적, 점진적, 무손실 예측, 계층적 모드

JPEG(1/2) • 순차적 모드 • lossy sequential DCT-based mode,Baseline process • 영상의 각 요소가 스캔되는 순서에 따라서 부호화 진행 • DCT변환과 양자화를 이용하는 손실 압축 방법 • 기본적인 모드 • 점진적 모드 • Expanded lossy DCT-based,Progressive mode • 순차적 모드와 동일한 손실 압축 방법 • 영상이 여러 개의 스캔으로 부호화된다는 점에서 한 개의 스캔만을 생성하는 순차적 모드와는 다름 • 처음 영상의 윤곽, 점점 더 영상이 선명해짐

JPEG(1/3) • 무손실 예측 모드 • Progressive loseless mode • DCT변환아닌 다른 간단한 예측 방법 • 예측방법 : 픽셀과 같은 모든 정보를 인접한 데이터 단위와의 차이 정보로 나타내는 것. • 차이정보 : 허프만 부호화와 같은 무손실 압축 기법을 이용하여 부호화 • 약 2:1 정도의 압축율 • 계층적 모드(Hierarchical mode) • 영상의 해상도를 조금씩 높여가면서 부호화를 반복 수행 • 각 단계의 부호화는 순차,점진,무손실 예측 모드중 아무거나 • 높은 해상도를 낮은 해상도 또는 반대의 경우에 효과적

JPEG의 순차모드(1/3) • 영상분할 • 영상분할, DCT,양자화,무손실 압축등의 단계 • 부호화하려는 영상을 1개이상 255개 이하의 평면들로 나타냄 • 각 평면을 8*8 Block들로 분할 • 예) RGB경우 Red,Green,Blue 각 색상마다 하나 씩의 평면을 구성 • 각각의 평면마다 각 블록에 대한 정보는 DCT변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환 • 변환된 블록 정보는 8*8행렬에 저장 • (0,0)위치에 DC계수(coefficient), 나머지 AC계수 • DC: 해당블럭의 기본색상,AC:각 픽셀간 색상변화정보

DCT로 변환된 블록의 형태 DCT : 2차원 행렬로 정의된 영상 데이터를 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 방법

JPEG의 순차모드(2/3) • 양자화 • DCT에 의해 생성된 8*8행렬을 D • Quantum:양자화에 이용되는 8*8행렬 • Quantized:양자화의 결과로 생성되는 8*8 행렬Quantized(i,j) = D(i,j) Quantum(i,j)

JPEG의 순차모드(3/3) • JPEG 표준의 순차적 부호화 과정

H.261 • 1990년 동영상 코드화 표준 발표 • 압축/복원 과정의 신호지연을 최대 0.15초로 제한 • CIF(Common Intermediate Format) • QCIF(Quarter-CIF) • 영상의 전송 속도 : 초당 30프레임

MPEG • Moving Picture Experts Group • 저장 장치에 저장되어 있는 멀티미디어 데이터의 재생 응용을 목적 • 대부분의 저장매체와 비슷한 속도의 전송속도 • 대칭,비대칭 압축/복원을 지원 • 동영상에 대한 임의 접근이 가능 • Fast forward.rewind등의 기능 지원 등 • MPEG-2:디지털 비디오의 압축과 복원,H.261등과의 호환성 • MPEG-4:이동환경에서의 멀티미디어 통신

그외의 압축기법 • GIF • 8 bpp(bit-per-pixel) • 무손실 압축 기법인 LZW 코드화 이용 • 컴퓨터 그래픽 영상을 부호화하는 경우에 적합 • 그외 • 인텔사, 애플사, 마이크로소프트사 독자적으로 Indeo, QuickTime,AVI등을 개발, 사용

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