Estratégias para melhoria de um CODEC de imagem baseado na transformada discreta manobrável do cosseno
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/35671 |
Resumo: | Esta dissertação de mestrado aborda estratégias baseadas na transformada discreta manobrável do cosseno (SDCT) para compressão com perdas de imagens estáticas. A referida transformada corresponde a uma generalização da DCT bidimensional obtida após a rotação, aos pares, de vetores de base desta última. A formação dos referidos pares é orientada pelo fato de a DCT bidimensional corresponder a uma das possíveis GFTs (transformadas de Fourier sobre grafos) associadas a grafos em grade, que por sua vez são comumente empregados para modelar a correlação entre um pixel e seus vizinhos nas imagens digitais. Nos capítulos iniciais, faz-se uma revisão bibliográfica sobre a SDCT, incluindo uma breve explicação sobre o processamento de sinais sobre grafos e a transformada de Fourier sobre grafos. Também são revisados os principais algoritmos propostos na literatura para a codificação de imagens utilizando esta transformada: SDCT-BT (árvore binária), SDCT-AM (minimização alternada), SDCT-1 (um único ângulo por bloco) e S3DCT (esparsificadora de subespaços). A principal contribuição do presente trabalho foi a proposição de melhorias no sentido de obter um codificador de imagem competitivo utilizando a SDCT. Além disso, o desempenho de um CODEC (codificador e decodificador) de imagens completamente funcional baseado na SDCT é comparado pela primeira vez com uma alternativa já consolidada e amplamente utilizada em que a DCT é empregada neste mesmo sentido: a compressão de imagens padrão JPEG. Após a análise dos tradeoffs obtidos em termos de distorção, taxa e complexidade operacional, conclui-se que, no presente estado de desenvolvimento, apenas o algoritmo da SDCT-1 entrega resultados que possam justificar a sua utilização em substituição ao que é proposto pelo padrão JPEG. Nossos resultados sugerem que a transformada discreta manobrável do cosseno poderá ser eficientemente utilizada em trabalhos futuros para melhorar o desempenho de CODECs de imagens multidimensionais e light fields do tipo lenslet. |
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A formação dos referidos pares é orientada pelo fato de a DCT bidimensional corresponder a uma das possíveis GFTs (transformadas de Fourier sobre grafos) associadas a grafos em grade, que por sua vez são comumente empregados para modelar a correlação entre um pixel e seus vizinhos nas imagens digitais. Nos capítulos iniciais, faz-se uma revisão bibliográfica sobre a SDCT, incluindo uma breve explicação sobre o processamento de sinais sobre grafos e a transformada de Fourier sobre grafos. Também são revisados os principais algoritmos propostos na literatura para a codificação de imagens utilizando esta transformada: SDCT-BT (árvore binária), SDCT-AM (minimização alternada), SDCT-1 (um único ângulo por bloco) e S3DCT (esparsificadora de subespaços). A principal contribuição do presente trabalho foi a proposição de melhorias no sentido de obter um codificador de imagem competitivo utilizando a SDCT. Além disso, o desempenho de um CODEC (codificador e decodificador) de imagens completamente funcional baseado na SDCT é comparado pela primeira vez com uma alternativa já consolidada e amplamente utilizada em que a DCT é empregada neste mesmo sentido: a compressão de imagens padrão JPEG. Após a análise dos tradeoffs obtidos em termos de distorção, taxa e complexidade operacional, conclui-se que, no presente estado de desenvolvimento, apenas o algoritmo da SDCT-1 entrega resultados que possam justificar a sua utilização em substituição ao que é proposto pelo padrão JPEG. Nossos resultados sugerem que a transformada discreta manobrável do cosseno poderá ser eficientemente utilizada em trabalhos futuros para melhorar o desempenho de CODECs de imagens multidimensionais e light fields do tipo lenslet.FACEPEThis dissertation addresses strategies for static image lossy compression based on the steerable discrete cosine transform (SDCT). The mentioned transform can be understood as a generalization of the bidimensional DCT transform and consists of rotations applied to pairs of its basis vectors. The choice of these pairs is oriented by the fact that the bidimensional DCT corresponds to one possible choice for the GFT (graph Fourier transform) for the grid graph, which are commonly used for modeling pixel neighborhood correlations in digital images. On the first chapters, we review the literature on SDCT and make a brief explanation about signal processing over graphs and Fourier transform over graphs. We also go over the most common algorithms suggested in literature for image coding using this transform: SDCT-BT (binary tree), SDCT-AM (alternated minimization), SDCT-1 (single angle per block) and S3DCT(subspace sparsifying). The main contribution of this work lies on proposed improvements that may allow creating a competitive image encoder using SDCT. Furthermore, we also compare for the first time the performance of a fully functional SDCT-based image CODEC (encoder and decoder) and another DCT-based solution largely used for the same purpose: the JPEG image compression standard. The tradeoffs obtained concerning distortion, tax and operational complexity are analysed and the conclusion indicates that, in the present development state, only the SDCT-1 delivers results that may justify its use in substitution to JPEG. Our results suggest that Steerable Discrete Cosine Transform may be efficiently applied in further studies to improve lenslet light fields and multidimensional images CODEC performance.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia ElétricaTransformada discreta do cossenoTransformada discreta manobrável do cossenoCodificação de imagemJPEGEstratégias para melhoria de um CODEC de imagem baseado na transformada discreta manobrável do cossenoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdfDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdfapplication/pdf3271074https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35671/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Geraldo%20Jos%c3%a9%20Travessos%20de%20Arruda%20Filho.pdf681754c4d2d937a1498ee6372841206cMD51TEXTDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdf.txtDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdf.txtExtracted texttext/plain155925https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35671/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Geraldo%20Jos%c3%a9%20Travessos%20de%20Arruda%20Filho.pdf.txtf7c81f9503c36008c2954f17e09babb6MD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Geraldo José Travessos de Arruda Filho.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1295https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/35671/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Geraldo%20Jos%c3%a9%20Travessos%20de%20Arruda%20Filho.pdf.jpga4de036e252016ce41743b19e1a13539MD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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Esta dissertação de mestrado aborda estratégias baseadas na transformada discreta manobrável do cosseno (SDCT) para compressão com perdas de imagens estáticas. A referida transformada corresponde a uma generalização da DCT bidimensional obtida após a rotação, aos pares, de vetores de base desta última. A formação dos referidos pares é orientada pelo fato de a DCT bidimensional corresponder a uma das possíveis GFTs (transformadas de Fourier sobre grafos) associadas a grafos em grade, que por sua vez são comumente empregados para modelar a correlação entre um pixel e seus vizinhos nas imagens digitais. Nos capítulos iniciais, faz-se uma revisão bibliográfica sobre a SDCT, incluindo uma breve explicação sobre o processamento de sinais sobre grafos e a transformada de Fourier sobre grafos. Também são revisados os principais algoritmos propostos na literatura para a codificação de imagens utilizando esta transformada: SDCT-BT (árvore binária), SDCT-AM (minimização alternada), SDCT-1 (um único ângulo por bloco) e S3DCT (esparsificadora de subespaços). A principal contribuição do presente trabalho foi a proposição de melhorias no sentido de obter um codificador de imagem competitivo utilizando a SDCT. Além disso, o desempenho de um CODEC (codificador e decodificador) de imagens completamente funcional baseado na SDCT é comparado pela primeira vez com uma alternativa já consolidada e amplamente utilizada em que a DCT é empregada neste mesmo sentido: a compressão de imagens padrão JPEG. Após a análise dos tradeoffs obtidos em termos de distorção, taxa e complexidade operacional, conclui-se que, no presente estado de desenvolvimento, apenas o algoritmo da SDCT-1 entrega resultados que possam justificar a sua utilização em substituição ao que é proposto pelo padrão JPEG. Nossos resultados sugerem que a transformada discreta manobrável do cosseno poderá ser eficientemente utilizada em trabalhos futuros para melhorar o desempenho de CODECs de imagens multidimensionais e light fields do tipo lenslet. |
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