6. IMAGE COMPRESSION

인공지능연구실

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Contents

• Types of image

• The CCITT fax standard

• JBIG

• JPEG

• H.261

• MPEG

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Types of image

• Image digitazation– Resolution , pixel 당 비트수

• Human perception

• Halftone screen

• Exact or approximate reproduction

• Raster and progressive transmission

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The CCITT fax standard for bilevel images

• CCITT 의 fax standard

• Group 3– Bilevel documents– A4,4800bits/sec,1728*1188(2.05Mbits)– 2Coding Methods

• One dimensional scheme

• Two dimensional scheme

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One dimensional scheme

• 한 라인씩 처리 , 각 라인은 독립적• White and black runs

• Modified Huffman Code 사용• Run length coding

• Figure 6.2(p270)

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Two dimension scheme

• Current line, Reference line

• Vertical mode, horizontal mode

• Pass code

• Figure 6.3(p271)

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JBIG

• Joint Bilevel Image Expert Group

• Image 의 무손실 압축 표준• CCITT( 현재는 ITU-T) 에서 제정

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JPEG(1/3)

• JPEG(Joint Photographic Experts Group)

• Color 혹은 grayscale 영상을 압축 코드화할 목적으로 개발된 코드화 방법– 압축율과 영상의 품질을 사용자가 정할 수 있도록 한다 .

– 영상의 내용 , 영상의 크기 , 화면비 , 해상도 , 색상모델등에 관계없이 어느 영상에 대해서도 적용할 수 있도록 한다 .

– 소프트웨어로도 구현할 수 있도록 해야하며 하드웨어를 이용할 경우 영상의 품질이 크게 향상될 수 있도록 한다 .

– 네 가지의 다른 부호화 방법을 제공한다 .• 순차적 , 점진적 , 무손실 예측 , 계층적 모드

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JPEG(1/2)

• 순차적 모드– lossy sequential DCT-based mode,Baseline process– 영상의 각 요소가 스캔되는 순서에 따라서 부호화 진행– DCT 변환과 양자화를 이용하는 손실 압축 방법– 기본적인 모드

• 점진적 모드– Expanded lossy DCT-based,Progressive mode– 순차적 모드와 동일한 손실 압축 방법– 영상이 여러 개의 스캔으로 부호화된다는 점에서 한 개의

스캔만을 생성하는 순차적 모드와는 다름– 처음 영상의 윤곽 , 점점 더 영상이 선명해짐

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JPEG(1/3)

• 무손실 예측 모드– Progressive loseless mode– DCT 변환아닌 다른 간단한 예측 방법– 예측방법 : 픽셀과 같은 모든 정보를 인접한 데이터

단위와의 차이 정보로 나타내는 것 .– 차이정보 : 허프만 부호화와 같은 무손실 압축 기법을

이용하여 부호화– 약 2:1 정도의 압축율

• 계층적 모드 (Hierarchical mode)– 영상의 해상도를 조금씩 높여가면서 부호화를 반복 수행– 각 단계의 부호화는 순차 , 점진 , 무손실 예측 모드중

아무거나– 높은 해상도를 낮은 해상도 또는 반대의 경우에 효과적

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JPEG 의 순차모드 (1/3)

• 영상분할– 영상분할 , DCT, 양자화 , 무손실 압축등의 단계– 부호화하려는 영상을 1 개이상 255 개 이하의

평면들로 나타냄– 각 평면을 8*8 Block 들로 분할

• 예 ) RGB 경우 Red,Green,Blue 각 색상마다 하나 씩의 평면을 구성

– 각각의 평면마다 각 블록에 대한 정보는 DCT변환을 통해 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환

• 변환된 블록 정보는 8*8 행렬에 저장• (0,0) 위치에 DC 계수 (coefficient), 나머지 AC 계수• DC: 해당블럭의 기본색상 ,AC: 각 픽셀간 색상변화정보

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DCT 로 변환된 블록의 형태DCT : 2 차원 행렬로 정의된 영상 데이터를 공간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 방법

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JPEG 의 순차모드 (2/3)

• 양자화– DCT 에 의해 생성된 8*8 행렬을 D

– Quantum: 양자화에 이용되는 8*8 행렬– Quantized: 양자화의 결과로 생성되는 8*8 행렬 Qu

antized(i,j) = D(i,j)

Quantum(i,j)

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JPEG 의 순차모드 (3/3)

• JPEG 표준의 순차적 부호화 과정

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H.261

• 1990 년 동영상 코드화 표준 발표• 압축 / 복원 과정의 신호지연을 최대 0.15

초로 제한– CIF(Common Intermediate Format)– QCIF(Quarter-CIF)– 영상의 전송 속도 : 초당 30 프레임

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MPEG

• Moving Picture Experts Group• 저장 장치에 저장되어 있는 멀티미디어 데이터의

재생 응용을 목적– 대부분의 저장매체와 비슷한 속도의 전송속도– 대칭 , 비대칭 압축 / 복원을 지원– 동영상에 대한 임의 접근이 가능– Fast forward.rewind 등의 기능 지원 등– MPEG-2: 디지털 비디오의 압축과 복원 ,H.261 등과의 호환성– MPEG-4: 이동환경에서의 멀티미디어 통신

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그외의 압축기법

• GIF– 8 bpp(bit-per-pixel)

– 무손실 압축 기법인 LZW 코드화 이용• 컴퓨터 그래픽 영상을 부호화하는 경우에 적합

• 그외– 인텔사 , 애플사 , 마이크로소프트사 독자적으로 I

ndeo, QuickTime,AVI 등을 개발 , 사용