فشردهسازیاطالعات بخشششم. Information Compression دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی بهار 1397 احمدمحمودیازناوه

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "فشردهسازیاطالعات بخشششم. Information Compression دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی بهار 1397 احمدمحمودیازناوه"

Ταράσιος Γαλάνη
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Information Compression اطالعات بخشششم دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی بهار 1397 احمدمحمودیازناوه

2 فهرستمطالب تبدیلکسينوسیصحيح تصاویرپایه ویژگیها پردازشبلوکیتصاویر چندیکردنضرائب) quantization ( استاندارد JPEG 2

3 تبدیلکسينوسیگسسته یکسيگنال N نمونهای ( x(n مفروضاست: y n x n x 2N 1 n x n n N 1 y n x 2N 1 n N n 2N 1 Otherwise x n x 2N 1 n DFT y n? 3

4 تبدیلکسينوسیگسسته)ادامه...( 4

5 متناوبکردنتصویر 5

6 تبدیلکسينوسیگسسته N 1N , 2 1, 2, cos.cos ; m n 2N 2N C k k α k k f m n k N 1, k N 1, 1 2 π m k π n k N 1N 1 1 2, 1, 2 1, 2 cos.cos ; m n 2N 2N f m n α k k C k k n N 1, m N 1 π m k π n k 1 k1 k2 N 1 N 1 α k1, k2 k2 k1 N 1 N 2 k1 N 1 k2 N 1 N 6

7 تصاویرپایه تصاویرپایهیکسينوسیبراییکبلوک 8x8 7

8 مثال ضرایب AC DC + y y 1 y 1 y 12 y 23 8

9 FFT و DCT برایتصویرابتداتصویربه»بلوکهایناهمپوشان«تقسيمشدهوسپسمؤلفههایکماهميتهربلوکدرفضای تبدیلحذفمیشوند. 9

10 FFT و DCT 1

11 DFT تغييراتناگهانیلبه )معادلفرکانسباال( DCT تغييراتنرم 11

12 مقادیرضرایبدر DCTحقيقیولیدر DFTمختلطند تقریببهتردر DCTبااستفادهازضرایبکمتر FFT /DCT 12

13 اهميتنسبیضرایبتبدیلکسينوسی 13

14 f = imread('cameraman.tif'); imshow(f,[ ]); J = dct2(f); figure; imshow(log(abs(j)),[ ]), colormap(gray), colorbar;title('dct2'); figure imshow(log(abs(j)),[ ]), colormap(jet(64)), colorbar;title('dct2'); K = idct2(j); figure;imshow(k,[ ]); مثال 14

15 f = imread('cameraman.tif'); imshow(f,[]); J = dct2(f); a=ones(size(f)); a(:,(size(f,2)/2):end)=; J2=J.*a; figure;imshow(log(abs(j2)),[]); K = idct2(j2); figure;imshow(uint8(k),[]); Diff=f-uint8(K); figure;imshow(diff,[]); مثال 15

16 f = imread('cameraman.tif'); imshow(f,[]); J = dct2(f); a=ones(size(f)); a((size(f,2)/2):end,:)=; J2=J.*a; figure;imshow(log(abs(j2)),[]); K = idct2(j2); figure;imshow(uint8(k),[]); Diff=f-uint8(K); figure;imshow(diff,[]); مثال 16

17 f = imread('cameraman.tif'); imshow(f,[ ]); J = dct2(f); a=ones(size(f)); a((size(f,2)/2):end,(size(f,2)/2):end) =; J2=J.*a; figure;imshow(log(abs(j2)),[ ]); K = idct2(j2); figure;imshow(uint8(k),[ ]); Diff=f-uint8(K); figure;imshow(diff,[ ]); مثال 17

18 f = imread('cameraman.tif'); imshow(f,[]); J = dct2(f); figure;imshow(log(abs(j)),[]); a=zeros(size(f)); for i=1:size(f,2)/2 for j=1:((size(f,2)/2)-i) a(i,j)=1; end end J2=J.*a; figure;imshow(log(abs(j2)),[]); K = idct2(j2); figure;imshow(uint8(k),[]); Diff=f-uint8(K); figure;imshow(diff,[]); مثال 18

19 و Blocking بلوکبندی دربسياریازکاربردهادرپردازشتصویر بلوکبندیتصویر رارق پردازش مورد بلوک هر آن از سپ و شده انجام میگيرد. اینمسألهسببمیشودبتوانبهصورتموازیبهروی تروص همزمان پردازش تصویر از کوچکتری بخشهای داد. بازدهسيستمافزایشیافته سرعتپردازشباالمیرود. معموال اندازهیبلوکهاتوانیازدواست. بستهبهکاربرداندازهاز 2 2 باالترمتغيراست. دربيشترموارد)استانداردها(اندازهیبلوکها 8 8 درنظر گرفتهمیشود. 19

20 siz=8; I = imread('cameraman.tif'); fun J = blkproc(i,[siz siz],fun); figure;imshow(i,[ ]); figure;imagesc(j), colormap(jet); fun I2 = blkproc(j,[siz siz],fun); figure;imshow(i2,[ ]); مثال 2

21 siz=16; I = imread('cameraman.tif'); fun J = blkproc(i,[siz siz],fun); figure;imshow(i,[ ]); figure;imagesc(j), colormap(jet); fun I2 = blkproc(j,[siz siz],fun); figure;imshow(i2,[ ]); 21

22 siz=16; I = imread('cameraman.tif'); fun J = blkproc(i,[siz siz],fun); figure;imshow(i,[]); figure;imagesc(j), colormap(hot); a=ones(siz);a(3:siz,3:siz)=; figure;imshow(a,[]); fun (x).*a; J2 = blkproc(j,[siz siz],fun); figure;imagesc(j2), colormap(hot); fun I2 = blkproc(j2,[siz siz],fun); figure;imshow(i2,[]); 22

23 مثال 8x8 block implementation 23

24 siz=16;i = imread('cameraman.tif'); fun J = blkproc(i,[siz siz],fun); figure;imshow(i,[]); figure;imagesc(j), colormap(hot); a=zeros(siz);a(1:2,1:2)=1; figure;imshow(a,[]); fun (x).*a; J2 = blkproc(j,[siz siz],fun); figure;imagesc(j2), colormap(hot); fun I2 = blkproc(j2,[siz siz],fun); figure;imshow(i2,[]); 24

25 کدگذاریدامنهیتبدیل مراحل اعمالتبدیلبهرویتصویر کدگذاریضرایبتبدیل ارسالدادهها بازسازیتصویربااستفادهازدادههایارسالی مزایا انرژیدرضرایبمحدودیفشردهشدهاست. مقاومتدربرابرخطاهایکانالارسالی 25

26 کدگذاری کدگذاری )Zonal ناحيهای) Coding تنهاناحيهایازضرایبارسالمیشود. )Threshold آستانهای) Coding تنهاضرایبیارسالمیشودکهازميزانآستانهباالترباشد. Zonal Coding 26

27 Compression!!!

28 چندیکردن Quantization بهوسيلهیچندیکردنازدقتضرایبکسينوسی ریداقم به تبدیل که گونهای به میشود کاسته صحيحگردند. بیارض از بسياری که میشود باعث مساله این فرکانسهایباالبهصفرتبدیلگردند. آستانهایکهبااستفادهازآنچندیشدنصورت ی هجيتن که میشود انتخاب بهگونهای میپذیرد لباق انسان چشم برای ممکن حد تا بازسازی رویتنباشد. 28

29 Quantization= 4 مثال ضرایبکسينوسی محدودهیچندینمودن ضرایبچندیشده ضرایببازسازیشده 29

30 ضرایب DCT ماتریسچندیکننده ماتریسنتيجهیچندی شده ماتریسچندیکننده استانداردبرایبازسازی استفادهخواهدشد. 3

31 مراحلالگوریتم JPEG بلوکبندیتصاویر f i (m, n), f(m زیرتصویرهای 8 8 تصویر( n [,2 L فرضمیکنيممقادیرروشنایی[ 1 - g تبدیلمیشود: i بارابطهیزیربه f i هر g i (m, n)=f i (m, n)-2 L-1 31

32 مراحلالگوریتم JPEG )ادامه...( چگونگیالگوریتم بلوکبندیتصویر اعمالتبدیلگسستهیکسينوسی چندینمودنضرایب پویشزیگزاگضرایب کدگذاریآنتروپی ارسال 32

33 مراحلالگوریتم jpeg )ادامه...( g ورودیتبدیل DCTهستندکهنتيجهای i (m, n) D دارند. i (k 1, k 2 همانند( ماتریسچندیکنندهایدرنظرگرفتهشدهرابطهی زیربهدستمیآید: D ( 1, 2) ( k 1, k Di k k iq 2) round [ ] T ( k 1, k 2) مرتبنمودنزیگزاگ رمزگذاریمقادیر DC AC ميزانریزش 33

34 پویشضرایب پویشضرایببهصورتزیگزاگصورتمیپذیرد 34

35 کدگذاریمؤلفههای DC اختالفمولفههای DCبلوکهای متوالیکدمیشوند 35

36 Differential Pulse Code Modulation (DPCM) f (n) f (n) n f ( n) 156,157,158,158,156,156,154,154,155 f( n) 156,1,1,, 2,, 2,,1 n 36

37 Run-Level coding دراینشيوهیکدنمودنازتعدادصفرهاوعناصر غيرصفراستفادهمیشود: [-33, 21, -3, -2, -3, -4, -3,, 2, 1,, 1,, -2, -1, -1,,,, -2,,,,,,,,,,,, 1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,] (,-33) (,21) (,-3) (,-2) (,3)(,-4) (,-3) (1,2) (,1) (1,1) (1,-2) (,-1) (,-1) (3,-2) (11,1) 37

38 (RUN, CAT) CAT is the category for the amplitude of a nonzero coefficient in the zigzag order, and RUN is the number of zeros preceding this nonzero coefficient 38

39 گروهبندیمقادیر Table is from slides at Gonzalez/ Woods DIP book website (Chapter 8) 39

40 Gonzalez, R. C. and R. E. Woods (22). Digital image processing Table is from slides at Gonzalez/ Woods DIP book website (Chapter 8) ضرایب DC ضرایب AC 4

Codeword for the DC coefficient DIFF = 31-28 = 3 CAT = 2

Codeword for the AC coefficients AC=18 the codeword for (,

41 Codeword for the DC coefficient DIFF = = 3 CAT = 2 مثال DC CAT is 1 DIFF = 3 > the DC coefficient is 111 Codeword for the AC coefficients AC=18 the codeword for (, 5) is 111 AC= the codeword for (, 5) is AC 41

42 مثال Ghanbari, M. a (23). Standard codecs: image compression to advanced video coding, Institution of Electrical Engineers. قطاربيتارسالیبرایضرایب AC تعدادبيتهایارسالی 85 بيت 42

43 43

44 44

45 مقایسهیتصویر MSE برایمقایسهیتصویربهترینمعيارمشاهدهیآن است M 1N 1 m n f ( m, n) fˆ( m, n) MN 2 معيارکيفیاست وابستهبهاحساسبشر معيارکمی مجموعمربعاتخطا) MSE ( نسبتتوانسيگنالبهنویز) SNR ( SNR M 1N 1 m n M 1N 1 m n f ( m, n) f ( m, n) fˆ( m, n)

46 Quality Metrics PSNR peak signal-to-noise ratio PSNR log( ) MSE پاسخبرپایهی dbاست بهصورتکلیاگرهرپيکسلرابا B بيتبتوان نشانداد فرمولمذکوربهصورتزیرتغيير مینماید PSNR B 2 (2 1) 1 log( ) MSE 46

47 آیا PSNRمعيارخوبیاست MSE=1.6 MSE=

48 PSNR=22.78 PSNR= PSNR=22.87

49 استاندارهایجدید 49

50 استاندارهایجدید The blocking, color banding and aliasing artifacts of heavily compressed JPEG (left), while the heavily compressed BPG (right) looks much smoother 5

Σχετικά έγγραφα

فشردهسازیاطالعات بخشششم. Information Compression دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی پاييز 1396 احمدمحمودیازناوه

فشردهسازیاطالعات بخشششم. Information Compression دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی پاييز 1396 احمدمحمودیازناوه Information Compression اطالعات 4-1-72-1 بخشششم دانشگاهشهيدبهشتی پژوهشکدهیفضایمجازی پاييز 1396 احمدمحمودیازناوه http://faculties.sbu.ac.ir/~a_mahmoudi/ فهرستمطالب تبديلکسينوسیصحيح تصاويرپايه ويژگیها پردازشبلوکیتصاوير