Codificador De Imágenes Basado En Cuantización Vectorial Alexandro López Franco Salvador Gómez...
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Codificador De Imágenes Basado En Cuantización
Vectorial
Alexandro López Franco
Salvador Gómez Oliver
Fermín Cruz Mata
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INDICE• Introducción• Compresión
– Quadtree– Transformada discreta del coseno– Clasificación de bloques– Cuantización vectorial– Imagen resultado
• Descompresión• Referencias
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Introducción
• Algoritmo de compresión• Compresión con pérdidas• Bloques de tamaño variable• Transformada discreta del coseno• Cuantización vectorial
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Introducción
IMG QT DCT
CLSF
VQ1
VQ2
VQ3
VQ4
CODEBOOK
IMGCUANTIZADA
IMG RESULTADO
Quadtree
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Quadtree
• Estructura en árbol que representa la división en regiones de una imagen.
• Estructura:1
1 0 0 0
0 0 0 1
0 0 0 0
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Quadtree
• Criterio de división:– Niveles de intensidad– Umbral (parámetro del programa)
• Tamaño mínimo de bloque: 8x8 • Ventajas:
– Compacto– Fácil de manipular
• Algoritmo• La estructura es usada para
almacenar más información
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Transformada Discreta Del Coseno
• Transformada directa:
• Transformada inversa:
donde...
)2
12·)·cos(
2
12·)·cos(,()·()·(),(
1
0
1
0 N
Ym
N
XnYXfmknkmnC
N
Y
N
X
)2
12·)·cos(
2
12·)·cos(,()·()·(),(
1
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Ym
N
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N
n
N
m
coceN
nNnk
...2
01
)(
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Clasificación de Bloques
• Clasificación de bloques según la información que contiene.
• Criterio de clasificación: borde, fondo o interior de objeto.
• Objetivo: Mejorar los resultados de la cuantización vectorial.
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Clasificación de Bloques• Método de clasificación:
• Umbral T:– Parámetro del programa
O O V V V V V V
O O DV V V V V V
H DH D D O O O O
H H D D D O O O
H V O D D D O O
H V O O D D O O
H V O O O O O O
H V O O O O O O
Sumas(H, V, D)
E = max (V,H,D)
E>=T
E = V
E = H
Fondo
Vertical
Horizontal
Diagonal
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Cuatización Vectorial
• Objetivo: Obtener un pequeño conjunto de vectores (codebook) que representen a la imagen de forma que cada bloque se pueda representar por el índice de su vector asociado (codevector).
• Aplicado sobre cada conjunto de bloques por separado:– Mayor eficacia del algoritmo
• Dos aproximaciones posibles:– Codebook fijo– Codebook variable
• Mayor calidad de la imagen.• Hay que calcular el codebook para cada imagen = Más cálculo.• Hay que guardar el codebook con la imagen = Más tamaño.
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Obtención del Codebook 1
1) Se calcula un codevector inicial como la media de todos los vectores de la imagen.
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Obtención del Codebook 2
2) Se dividen los codevectors actuales en dos, sumando y restando una cantidad pequeña
3) Se asocia a cada vector su codevector más cercano.
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Obtención del Codebook 3
4) Se recalculan los codevectors como la media aritmética de los vectores asociados a él.
5) Si la variación en la distorsión media es menor que un valor umbral, volver al paso 3.
Si no, repetir a partir del paso 2 hasta tener el número de codevectors requeridos (parámetro del programa)
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Obtención del Codebook 4
Seguimos una iteración más:
Dividimos los codevectors actuales en dos y asociamos a cada vector su codevector más cercano.
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Obtención del Codebook 5
Recalculamos los codevectors como la media de sus asociados y volvemos a asociar cada vector a los codevectors más cercanos.
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Obtención del Codebook 6
Seguimos recalculando los codevectors y obteniendo la nueva correspondencia hasta que no se consiga mejora en la medida de distorsión.
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Obtención del Codebook 7
Se observa como se van desplazando los codevectors en cada iteración.
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Obtención del Codebook 8
Hasta que no se consigan mejoras considerables en la medida de distorsión.
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Obtención del Codebook 9
Veamos un ejemplo completo para ver como evoluciona el algoritmo.
Se obtendrá un codebook de 32 vectores.
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Imagen Resultado
• Formada por los codebooks y la imagen cuantizada (vector de correspondencia entre vectores y codevectors)
CODEBOOKS
IMAGENCUANTIZADA
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Referencias
• Estructura general del sistema:– VQ based on a main Feature classification in images. K
Panusopone and K.R. Rao. Journal of Visual Communication and Image Representation 11, 1-16 (2000).
• Cuantización Vectorial:– Data Compression (www.data-compression.com/vq.html)– Cuantificación Vectorial: (
http://grial.uc3m.es/~ffernand/publicaciones/proyecto/node37.html)
– Vector Cuantization: (www.geocities.com/mohamedqasem/vectorquantization/vq.html)
• Transformada discreta del coseno:– The pocket handbook of image processing algorithms in C
(Harley R. Myler, Arthur R. Weeks)