Лі Ф. -. Розробка та аналіз ефективних методів забезпечення бажаної якості при стисненні зображень з втратами

За останні кілька десятиліть стиснення зображень із втратами стало важливим інструментом. Це пов’язано зі швидким розвитком і широким застосуванням технологій обробки зображень, що призвело до різкого збільшення кількості та розміру зображень. У порівнянні зі стисненням без втрат, стиснення з втратами може досягти вищого коефіцієнта стиснення. Однак вносяться неминучі спотворення, які визначають візуальну якість розпакованих зображень. Отже, у практичних застосуваннях необхідно оцінити візуальну якість і контролювати спотворення. Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми підвищення ефективності контролю спотворень при стисненні з втратами з визначенням керуючого параметра. Об’єктом дослідження є контроль спотворень зображення, що вносяться стисненням із втратами. Предметом дослідження є спосіб забезпечення необхідної якості зображення при стисненні з втратами. У дисертації виконано аналітичний огляд продуктивності існуючого популярного кодера зі стисненням із втратами з точки зору ступеня стиснення та кількох показників візуальної якості, призначення та вимог до контролю якості візуального зображення в типових додатках, а також типів і характеристик різних методів контролю спотворень. Зрозуміло, що візуальна якість розпакованих зображень впливає на подальшу обробку зображень, і її слід ретельно контролювати. Компроміс між спотворенням і ступенем стиснення часто шукають у стисненні з втратами, і параметри контролю стиснення обчислюють відповідно до цієї мети. Виходячи з різних вимог користувачів, може знадобитися ефект сприйняття без втрат, і користувачі можуть встановлювати більш гнучкі бажані візуальні якості. Було показано, що візуальна якість розпакованих зображень залежить не тільки від параметра керування стисненням, але й від складності оригінального зображення та використовуваного кодера. Основною проблемою існуючих методів стиснення зображень із втратами, які враховують візуальну якість, є або незадовільна точність з прийнятним обчисленням часу, або відповідна точність, але невідповідна або невизначена ефективність часу. У дисертаційній роботі поставлено та вирішено актуальну науково-прикладну задачу розробки методу стиснення з втратами для забезпечення бажаної якості зображення, яка враховує точність контролю різних кодерів у поєднанні з аналізом ефективності методу. Метод прогнозування візуальної якості розпакованого зображення, двоетапний метод стиснення з втратами та вдосконалений адаптивний метод, який групує зображення на основі їх складності, метод багатоканального стиснення зображення з втратами були розроблені та проаналізовані за допомогою кількох показників візуальної якості. Метою дисертації є розробка ефективного методу стиснення з втратами для забезпечення бажаної якості зображення та аналіз точності контролю спотворень, зокрема методу стиснення з втратами для багатоканального зображення при дистанційному зондуванні, а також аналіз впливу якості зображення на точність класифікації. Наукові результати: 1) Вперше пропонується двоетапний метод для забезпечення необхідної якості зображення у відтінках сірого при стисненні з втратами. Осереднена крива швидкість-спотворення, отримана в автономному режимі, використовується для розрахунку початкових параметрів, а візуальна якість на першому етапі стиснення коригується за допомогою зворотного зв’язку. Результати показують, що з точки зору метрики на основі зорової системи людини точність другого етапу стиснення загальних зображень є достатньо високою, а залишкова помилка є задовільною. 2) Метод прогнозування візуальної якості розпакованих зображень для заданих параметрів було вдосконалено та поширено на кодери зі стисненням із втратами на основі дискретних малохвильових перетворень. 3) Основний двоетапний метод було модифіковано для підвищення його надійності, використовуються два підходи. Перший полягає в тому, щоб усунути обмеження схеми, щоб зменшити помилки для зображень з високою текстурою; другий базується на попередній класифікації зображень відповідно до їх складності, а потім на адаптивному використанні відповідної середньої кривої швидкість-спотворення. 4) Двоетапний метод було поширено на кольорові та триканальні зображення, а також обговорено його застосування в дистанційному зондуванні. Результати показують, що точність класифікації стиснутих зображень приблизно така ж, як і для вихідних (нестиснених) даних, якщо немає візуально помітних спотворень. Крім того, є можливість контролювати якість 3D-стиснення. Коефіцієнт стиснення, який він забезпечує, вдвічі перевищує стиснення коефіцієнт стиснення при покомпонентному стисненні, а ймовірність правильної класифікації трохи вища. Дослідження було проведено для кодерів на основі дискретного косинусного перетворення (ДКП), включаючи AGU і ADCTC, кодера SPIHT на основі дискретного малохвильового перетворення (ДМП) і нового кодера BPG, обговорено універсальність методу для різних зображень.