RU2321184C2 - Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction - Google Patents
Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321184C2 RU2321184C2 RU2006111545/09A RU2006111545A RU2321184C2 RU 2321184 C2 RU2321184 C2 RU 2321184C2 RU 2006111545/09 A RU2006111545/09 A RU 2006111545/09A RU 2006111545 A RU2006111545 A RU 2006111545A RU 2321184 C2 RU2321184 C2 RU 2321184C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blocks
- rank
- block
- image
- domain
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано при передаче изображений по низкоскоростным каналам связи. Техническим результатом изобретения является разработка способа повышающего скорость кодирования при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений.The invention relates to the field of digital image processing and can be used when transmitting images on low-speed communication channels. The technical result of the invention is the development of a method that increases the coding rate when sharing vector quantization and fractal coding of images.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу повышения скорости при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений является патент США №4941193, 1990 [1]. Авторы патента М.Барнсли и А.Слоун впервые увидели возможность применения теории систем итерируемых функций к проблеме сжатия изображений.The closest in technical essence to the claimed method of increasing speed when sharing vector quantization and fractal coding of images is US patent No. 4941193, 1990 [1]. The authors of the patent M. Barnsley and A. Sloan first saw the possibility of applying the theory of systems of iterable functions to the problem of image compression.
Сжатие изображений в указанном прототипе осуществляется следующим образом [2]. Для каждого рангового блока исходного изображения находят домен и соответствующее преобразование, которое наилучшим образом покрывает данный ранговый блок. Обычно это аффинное преобразование. Аффинное преобразование состоит из трех этапов. Во-первых, к выбранному домену применяется один из восьми базовых поворотов/отражений (четыре поворота на 90 градусов и зеркальное отражение в каждой ориентации). Во-вторых, вращаемая доменная область сжимается, чтобы соответствовать размеру ранговой области. И, наконец, методом наименьших квадратов вычисляются параметры контрастности α и яркости β соответствующие оптимальным значениям, при которых минимизируется выражение (1):Compression of images in the specified prototype is as follows [2]. For each ranking block of the source image, find the domain and the corresponding transformation that best covers the ranking block. This is usually an affine transformation. The affine transformation consists of three stages. First, one of eight basic rotations / reflections (four rotations of 90 degrees and mirror reflection in each orientation) is applied to the selected domain. Secondly, the rotated domain region is compressed to fit the size of the ranking region. And finally, the least squares method calculates the contrast parameters α and brightness β corresponding to the optimal values at which expression (1) is minimized:
где: E(R, D) - метрика между ранговым блоком R и приведенным к нему по размеру доменным блоком D;where: E (R, D) is the metric between the rank block R and the domain block D reduced to it in size;
n - число строк в обрабатываемом ранговом блоке;n is the number of rows in the processed rank block;
m - число столбцов в обрабатываемом ранговом блоке.m is the number of columns in the processed rank block.
Если достаточно точного соответствия не получилось, то разбивают ранговые блоки на меньшие по размеру. Продолжают этот процесс до тех пор, пока не добьются приемлемого соответствия, или размер ранговых блоков не достигнет некоторого заранее определенного предела.If the exact match did not work out, then the rank blocks are divided into smaller ones. Continue this process until they reach an acceptable match, or the size of the rank blocks reaches a certain predetermined limit.
Недостатками прототипа является то, что при кодировании ранговых областей с большим динамическим диапазоном сложно подобрать домен с еще большим динамическим диапазоном, что приводит к снижению качества восстановления изображения. Кроме того, фрактальное кодирование требует большого объема вычислений, так как, во-первых, для каждого рангового блока необходимо вести поиск среди большого количества доменов и, во-вторых, в связи с теми вычислениями, которые требуются для каждого сравнения домена с ранговым блоком.The disadvantages of the prototype is that when encoding ranking areas with a large dynamic range, it is difficult to choose a domain with an even larger dynamic range, which leads to a decrease in the quality of image recovery. In addition, fractal coding requires a large amount of computation, because, firstly, for each rank block, it is necessary to search among a large number of domains and, secondly, in connection with the calculations that are required for each comparison of a domain with a rank block.
Целью данного изобретения является разработка способа повышения скорости кодирования при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений, обеспечивающего повышение скорости кодирования по сравнению с фрактальным методом сжатия для любого типа изображений при сохранении скорости передачи и длине формата кадра.The aim of the present invention is to develop a method for increasing the coding rate with the combined use of vector quantization and fractal coding of images, providing an increase in the coding rate compared to the fractal compression method for any type of image while maintaining the transmission speed and frame length.
Одним из способов увеличения скорости при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений является классификация доменов и блоков, составляющих кодовую книгу. Большое время кодирования - это результат того, что приходится производить большое количество сравнений ранговых областей с доменами и блоками из кодовой книги. Общее время кодирования является произведением количества сопоставлений и времени, требуемого на выполнение каждого сопоставления. Каждое сопоставление - это требующая больших вычислений попиксельная обработка, включающая поворот, сжатие и подгонку доменного блока или блока из кодовой книги к ранговому блоку.One way to increase speed when sharing vector quantization and fractal coding of images is to classify the domains and blocks that make up the codebook. A large coding time is the result of having to make a large number of comparisons of rank areas with domains and blocks from the codebook. The total encoding time is the product of the number of comparisons and the time required to complete each match. Each mapping is a computationally-intensive pixel processing involving rotation, compression, and fitting of a domain block or block from a codebook to a rank block.
В данном изобретении используется классификация, предложенная Фишером в [3], согласно которой каждый домен относится к одному из трех классов. Далее доменно-ранговые сопоставления выполняются только для тех доменов, которые принадлежат классу подобия данной ранговой области.In this invention, the classification proposed by Fisher in [3] is used, according to which each domain belongs to one of three classes. Further domain-rank comparisons are performed only for those domains that belong to the similarity class of a given rank domain.
1 класс A1≥А2≥А3≥А4 Grade 1 A 1 ≥A 2 ≥A 3 ≥A 4
2 класс А1≥А2≥А4≥А3 Grade 2 A 1 ≥A 2 ≥A 4 ≥A 3
3 класс A1≥А4≥А2≥А3 Grade 3 A 1 ≥A 4 ≥A 2 ≥A 3
где А1, А2, А3, А4 - сумма значений пикселов классифицируемого доменного блока в верхнем левом, верхнем правом, нижнем левом и нижнем правом квадрантах соответственно.where A 1 , A 2 , A 3 , A 4 - the sum of the pixel values of the classified domain block in the upper left, upper right, lower left and lower right quadrants, respectively.
Указанная классификация может быть использована при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений. В этом случае, кроме доменных блоков исходного изображения, также осуществляется классификация блоков из кодовой книги. В результате при кодировании поиск области, подобной ранговому блоку, осуществляется не только среди доменов - блоков кодируемого изображения, но и среди блоков из кодовой книги соответствующих классу ранговой области.The specified classification can be used when sharing vector quantization and fractal coding of images. In this case, in addition to the domain blocks of the source image, the blocks from the codebook are also classified. As a result, when encoding, the search for a region similar to a rank block is carried out not only among the domains - blocks of the encoded image, but also among the blocks from the codebook corresponding to the class of the rank region.
Заявленный способ поясняется чертежами:The claimed method is illustrated by drawings:
- Фиг.1 - алгоритм кодирования изображения при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений с учетом классификации доменов и блоков из кодовой книги;- Figure 1 - image encoding algorithm when sharing vector quantization and fractal coding of images, taking into account the classification of domains and blocks from the codebook;
- Фиг.2 - схема разбиения на классы доменов и блоков из кодовой книги;- Fig.2 is a diagram of the division into classes of domains and blocks from the codebook;
- Фиг.3 - соотношение времени кодирования и пикового соотношения сигнал/шум (PSNR) при кодировании изображения с помощью совместного использования фрактального кодирования и векторного квантования без классификации и с классификацией.- Figure 3 - the ratio of the encoding time and the peak signal to noise ratio (PSNR) when encoding an image using a combination of fractal coding and vector quantization without classification and with classification.
Алгоритм кодирования изображения при совместном использовании векторного квантования и фрактального кодирования изображений с учетом классификации доменов и блоков из кодовой книги показан на Фиг.1. Исходное изображение разбивается на неперекрывающиеся ранговые и доменные блоки, которые классифицируются. После этого для каждого рангового блока находят домен, который принадлежит классу подобия данной ранговой области, и соответствующее преобразование, которое наилучшим образом покрывает ранговый блок. Обычно это аффинное преобразование. В качестве доменов могут выступать доменные области исходного изображения или блоки кодовой книги, также соответствующие классу кодируемой ранговой области. Кодирование завершается при покрытии каждого рангового блока доменной областью с заданной погрешностью.The image coding algorithm when using vector quantization and fractal coding of images, taking into account the classification of domains and blocks from the codebook, is shown in FIG. 1. The original image is divided into non-overlapping rank and domain blocks, which are classified. After that, for each ranking block, a domain is found that belongs to the similarity class of a given ranking domain, and the corresponding transformation that best covers the ranking block. This is usually an affine transformation. The domains may be the domain regions of the source image or codebook blocks also corresponding to the class of the encoded rank domain. Encoding is completed when each rank block is covered by a domain region with a given error.
На Фиг.2 представлена схема разбиения на классы доменов и блоков из кодовой книги. Каждый домен или блок из кодовой книги разбивается на четыре квадранта и в каждом квадранте вычисляется сумма значений пикселов.Figure 2 presents the scheme of classifying domains and blocks from the codebook. Each domain or block from the codebook is divided into four quadrants and the sum of the pixel values is calculated in each quadrant.
где: k - число строк (столбцов) в квадранте;where: k is the number of rows (columns) in the quadrant;
rj - значение j-го пиксела квадранта.r j is the value of the jth pixel of the quadrant.
Уровнями яркости каждого квадранта показаны соответствующие классы разбиения.The brightness levels of each quadrant show the corresponding partition classes.
На Фиг.3 представлено соотношение времени кодирования и пикового соотношения сигнал/шум (PSNR) при кодировании изображения с помощью совместного использования фрактального кодирования и векторного квантования без классификации и с классификацией. Проведенные исследования при кодировании тестового изображения "Лена" на компьютере с процессором AMD Athlon 1900 показали, что время кодирования изображения при использовании классификации доменных блоков и блоков из кодовой книги уменьшается в 2 раза (с 8-и минут до 4-х минут) при снижении качества восстановленного изображения на 0.2 дБ, что является незначительным.Figure 3 presents the ratio of the encoding time and the peak signal to noise ratio (PSNR) when encoding an image using a combination of fractal coding and vector quantization without classification and with classification. Studies performed when encoding a test image "Lena" on a computer with an AMD Athlon 1900 processor showed that the image encoding time when using the classification of domain blocks and blocks from the codebook is reduced by 2 times (from 8 minutes to 4 minutes) with a decrease quality of the reconstructed image at 0.2 dB, which is negligible.
Предлагаемый способ может быть реализован на современных цифровых процессорах обработки сигналов и может найти свое применение при передаче изображений по низкоскоростным каналам связиThe proposed method can be implemented on modern digital signal processing processors and can find its application in the transmission of images over low-speed communication channels
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Barnsley M., Sloan A., Methods and apparatus for image compression by iterated function system. Патент США №4941193, 1990.1. Barnsley M., Sloan A., Methods and apparatus for image compression by iterated function system. U.S. Patent No. 4,941,193, 1990.
2. С.Уэлстид, Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии. Учебное пособие - M.: Издательство Триумф, 2003.2. S. Welstead, Fractals and wavelets for compressing images in action. Textbook - M .: Triumph Publishing House, 2003.
3. Y.Fisher, Fractal image compression with quadtrees. Fractal Image Compression - Theory and Application, Springer-Verlag, New York, 1994.3. Y. Fisher, Fractal image compression with quadtrees. Fractal Image Compression - Theory and Application, Springer-Verlag, New York, 1994.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111545/09A RU2321184C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111545/09A RU2321184C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006111545A RU2006111545A (en) | 2007-11-10 |
| RU2321184C2 true RU2321184C2 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=38957735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111545/09A RU2321184C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2321184C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2435214C2 (en) * | 2010-02-01 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method for fast search in codebook with vector quantisation |
| RU2437155C2 (en) * | 2008-10-01 | 2011-12-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Device for images processing, method of images processing and medium that stores programme for method realisation |
| RU2541203C2 (en) * | 2013-06-25 | 2015-02-10 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method of compression of graphic file by fractal method using ring classification of segments |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941193A (en) * | 1987-10-02 | 1990-07-10 | Iterated Systems, Inc. | Methods and apparatus for image compression by iterated function system |
| SU1732354A1 (en) * | 1990-03-12 | 1992-05-07 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Device for processing pictures |
| US5862263A (en) * | 1995-04-13 | 1999-01-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fractal image compression device and method using perceptual distortion measurement |
| US6002794A (en) * | 1996-04-08 | 1999-12-14 | The Trustees Of Columbia University The City Of New York | Encoding and decoding of color digital image using wavelet and fractal encoding |
| JP2000308056A (en) * | 1999-04-16 | 2000-11-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Image compressor |
| US6775415B1 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-10 | George Mason University | Fractal image compression using reinforcement learning |
-
2006
- 2006-04-07 RU RU2006111545/09A patent/RU2321184C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941193A (en) * | 1987-10-02 | 1990-07-10 | Iterated Systems, Inc. | Methods and apparatus for image compression by iterated function system |
| SU1732354A1 (en) * | 1990-03-12 | 1992-05-07 | Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики | Device for processing pictures |
| US5862263A (en) * | 1995-04-13 | 1999-01-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fractal image compression device and method using perceptual distortion measurement |
| US6002794A (en) * | 1996-04-08 | 1999-12-14 | The Trustees Of Columbia University The City Of New York | Encoding and decoding of color digital image using wavelet and fractal encoding |
| JP2000308056A (en) * | 1999-04-16 | 2000-11-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Image compressor |
| US6775415B1 (en) * | 1999-05-25 | 2004-08-10 | George Mason University | Fractal image compression using reinforcement learning |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| D.SAUPE, R.HAMZAOUI, Н.HARTENSTEIN, Fractal image compression - An introductory overview, Fractal Models for Image Synthesis, Encoding and Analysis, SIGGRAPH'96 Course Notes XX, New Orleans, Aug. 1996. * |
| С.УЭЛСТИД, Фракталы и вейвлеты для сжатия изображений в действии, Москва, Издательство Триумф, 2003, с.78-79, 107, 120, 125-127. КАСАТКИН А.С., Фрактальное кодирование полутоновых изображений, представленных в виде набора битовых сечений, ЗАО АВТЭКС, Санкт-Петербург, 2005. BOD ZALAN-PETER, Maximal processor utilization in parallel quadtree-based fractal image compression on MIMD architectures, Studia Univ. Babes, Bolyai, Informatica, Volume XLIX, Number 2, 2004. RAOUF HAMZAOUI, Codebook Clustering by Self-organizing Maps for Fractal Image Compression, Institut fur Informatik - Report 75, January 11, 1996. BERND HURTGEN AND CHRISTOPH STILLER, Fast hierarchical codebook search for fractal coding of still images, EOS/SPIE Visual Communications and PACS for Medical Applications '93, Berlin, 1993. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2437155C2 (en) * | 2008-10-01 | 2011-12-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Device for images processing, method of images processing and medium that stores programme for method realisation |
| RU2435214C2 (en) * | 2010-02-01 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method for fast search in codebook with vector quantisation |
| RU2541203C2 (en) * | 2013-06-25 | 2015-02-10 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Method of compression of graphic file by fractal method using ring classification of segments |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006111545A (en) | 2007-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | An efficient deep convolutional neural networks model for compressed image deblocking | |
| CN107566842B (en) | The methods, devices and systems of image coding and decoding compression | |
| US20180176578A1 (en) | Adaptive compression based on content | |
| WO1995029462A1 (en) | Method and device for encoding image signal and image signal decoding device | |
| FR2932036A1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR PROTECTING A COMPRESSED VIDEO STREAM AGAINST ERRORS ARISING DURING TRANSMISSION | |
| Ansari et al. | Context based medical image compression for ultrasound images with contextual set partitioning in hierarchical trees algorithm | |
| Fleig et al. | Edge-aware autoencoder design for real-time mixture-of-experts image compression | |
| Jallouli et al. | A preprocessing technique for improving the compression performance of JPEG 2000 for images with sparse or locally sparse histograms | |
| RU2321184C2 (en) | Method for increasing encoding speed when vector quantizing and fractal encoding of images are used in conjunction | |
| CN107018414A (en) | A kind of method of hiding high quality graphic lossless in low-quality image compressed data | |
| Zhang et al. | Spatial-temporal context model for remote sensing imagery compression | |
| CN107027028A (en) | Random offset based on JND quantifies the method and system of multiple description coded decoding | |
| CN106961607A (en) | Time-domain lapped transform based on JND is multiple description coded, decoding method and system | |
| Ponomarenko et al. | Automatic approaches to on-land/on-board filtering and lossy compression of AVIRIS images | |
| EP1591962A2 (en) | Method and device for generating candidate vectors for image interpolation systems using motion estimation and compensation | |
| Ponomarenko et al. | Lossy and visually lossless compression of single-look SAR images | |
| George et al. | A methodology for spatial domain image compression based on hops encoding | |
| WO2023178662A1 (en) | Image and video coding using multi-sensor collaboration and frequency adaptive processing | |
| Kadambe et al. | Compressive sensing and vector quantization based image compression | |
| Xiong et al. | Texture-guided Coding for Deep Features | |
| Reddy et al. | AREA-AWARE ADAPTIVE IMAGE COMPRESSION USING DUAL-BACKGROUND CLASSIFICATION FOR OPTIMIZED DATA PRESERVATION AND QUALITY ENHANCEMENT. | |
| Noori et al. | Block-Classification-Based AMBTC with Neural Networks for Image Compression | |
| Naval et al. | Image Compression Technique Using Contour Coding and Wavelet Transform in Digital Image Processing | |
| RU2327301C2 (en) | Method of transmission of additional data in combined use of vector quantisation and fractal conding of images allowing for classifications of domains and units from code book | |
| AL-Obaidi et al. | Passport Photo Compression: A Review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080408 |