Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας Ενότητα 8 : Πρότυπο συμπίεσης JPEG2000 Ιωάννης Έλληνας Τμήμα Η/ΥΣ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι να κατανοήσετε το πρότυπο συμπίεσης εικόνων JPEG

Περιεχόμενα ενότητας  Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000  Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης 5

Πρότυπο JPEG2000 Προεπεξεργασία (Preprocessing) Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (1) 6

Ολίσθηση συνεχούς συνιστώσας Χρωματικός μετασχηματισμός Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (2) 7

Χρωματικός μετασχηματισμός Κωδικοποιητής (core encoder) Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (3) 8

Σχήμα 8.1 Μονάδα κωδικοποίησης JPEG2000. Η κάθε χρωματική συνιστώσα κωδικοποιείται ανεξάρτητα, αφού έχει προηγηθεί η διαδικασία προεπεξεργασίας. Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (4) 9

Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (5) Κβάντιση Σχήμα 8.2 Ομοιόμορφος κβαντιστής με νεκρή ζώνη. 10

Κβάντιση Εντροπία (μέρος Α) Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (6) 11

Εντροπία (μέρος Β) Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (7) 12

Μετά- επεξεργασία (Post processing) Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (8) 13

Δυνατότητες προτύπου Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (9) 14

Σχήμα 8.3 Δομή τελικά παραγόμενου bit-stream με το πρότυπο JPEG2000. Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (10) 15

Σχήμα 8.4 Περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) με καλύτερη ποιότητα από την υπόλοιπη εικόνα (background). Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (11) 16

Σχήμα 8.5 Μεγέθυνση των συντελεστών μιας περιοχής ενδιαφέροντος (ROI). (α) Ο ελάχιστος συντελεστής ROI έχει μέγεθος συγκρίσιμο με συντελεστές του υπόβαθρου. (β) Ο ελάχιστος συντελεστής ROI έχει μέγεθος μεγαλύτερο από όλους τους συντελεστές υπόβαθρου. Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (12) 17

Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (13) Κλιμάκωση 18 Κλιμάκωση ποιότητας

Σχήμα 8.6 Αποκωδικοποίηση με μεταβλητή ανάλυση. Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (14) 19

Σχήμα 8.7 Κλιμάκωση ποιότητας (SNR scalability). Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (15) 20

Ελαστικότητα σε σφάλμα Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (16) 21

Σχήμα 8.8 Το αποτέλεσμα παρεμβολής σφάλματος ενός bit σε ένα κωδικοποιητή SPIHT ή JPEG2000. Το πρότυπο συμπίεσης εικόνας JPEG2000 (17) 22

Μέρος Α’ Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (1) 23

Μέρος Β’ Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (2) 24

Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (3) Η απόδοση του JPEG2000 Σχήμα 8.9 Η αντικειμενική απόδοση διαφόρων τεχνικών συμπίεσης με απώλειες. 25

Σχήμα 8.10 Η υποκειμενική απόδοση συμπίεσης με απώλειες της εικόνας “ski” στα 0.25 bpp. (α) JPEG. (β) JPEG2000. Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (4) 26

Σχήμα 8.11 Η υποκειμενική απόδοση συμπίεσης με απώλειες της εικόνας “cmpnd1” στα 0.5 bpp. (α) JPEG. (β) JPEG2000. Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (5) 27

Πίνακες 8.1 και 8.2 Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (6) 28

Σύγκριση των προτύπων συμπίεσης (7) Πίνακας 8.1 Συντελεστής συμπίεσης αλγορίθμων για συμπίεση χωρίς απώλειες. Πίνακας 8.2 Μέση τιμή PSNR για 200 μεταδόσεις της εικόνας “café” σε ένα κανάλι με θόρυβο. 29

Βιβλιογραφία 1.N. Η. Παπαμάρκος, “Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας”, Δημοκρίτειο, Ξάνθη Σ. Δ. Κόλλιας, “Επεξεργασία, Ανάλυση και Τεχνολογία Εικόνων και Βίντεο”, Σημειώσεις ΕΜΠ, Αθήνα I. Pitas, “Digital Image Processing Algorithms”, Prentice Hall, R. C. Gonzalez, R. E. Woods, “Digital Image Processing”, Prentice Hall, 2 nd Edition R. C. Gonzalez, R. E. Woods, S. L. Eddins, “Digital Image Processing Using MATLAB”, Prentice Hall. 6.A. K. Jain, “Fundamentals of Digital Image Processing”, Prentice Hall,

Τέλος Ενότητας