ОПТИМИЗАЦИЯ ЭТАПА КОДИРОВАНИЯ СТАНДАРТА JPEG НА ОСНОВЕ НЕЭТАЛОННОГО КРИТЕРИЯ КАЧЕСТВА

Цель работы
оптимизация этапа кодирования стандарта сжатия неподвижных изображений - JPEG на основе неэталонной оценки качества
2

Задачи на дипломную работу
- анализ литературы по вопросам сжатия и восстановления цифровых изображений; анализ литературы, посвященной вопросам оценки качества восстановленных изображений;
- разработка и анализ алгоритма неэталонной оценки качества JPEG изображений;
- оптимизация этапа кодирования стандарта JPEG на основе предложенного алгоритма неэталонной оценки качества JPEG изображения.
3

Основные этапы JPEG кодирования
Разбиение на блоки 8х8 пикселей
Дискретное косинусное преобразование
Квантование
Энтропийное кодирование
Зигзагобразное сканирование Многие положения стандарта носят рекомендательный характер, что позволяет исследователям проводить оптимизацию стандарта с целью повышения скорости кодирования, степени сжатия или лучшего качества восстановленного изображения
В данной работе оптимизация проводилась на этапе квантования и заключалась выборе матрицы квантования
4

Структура алгоритма неэталонной оценки качества (JQ)
5
Оценка качества JQ (JPEG Quality)

Зависимость оценки JQ от степени сжатия
Изображение «Бабуин» («Baboon»)
Изображение «Лена» («Lena»)
6
Зависимость оценки качества JQ от степени сжатия К для трех тестовых изображений
Изображение «Перцы» («Peppers»)

Сравнение JQ и ПОСШ
«Лена», ПОСШ = 27,32 dB,
К = 46,38, JQ = – 0,145;
«Перцы», ПОСШ = 27,32 dB,
К = 46,55, JQ = 0,118,
7

Коэффициенты корреляции
Изображение «Бабуин»
Изображение «Лена»
Изображение «Перцы»
* CO – субъективная (визуальная) оценка.
8

Первый способ оптимизации
Параметры:
- число итераций 5
Условия завершения алгоритма:
- отклонение полученной оценки от первоначальной превысило порог
- число итераций превысило 5
9

Сравнение алгоритмов кодирования JPEG
Зависимость оценки JQ восстановленного изображения от степени сжатия К для обычной и оптимизированной схемы JPEG кодирования
(усреднена по пяти изображениям)
10

Сравнение алгоритмов кодирования JPEG
Зависимость СКО восстановленного изображения от степени сжатия К
для обычной и оптимизированной схемы JPEG кодирования (усреднена по пяти значениям)
11

Сравнение алгоритмов кодирования JPEG
Зависимость СКО восстановленного изображения от степени сжатия К для обычной и оптимизированных схем JPEG кодирования
12

Второй способ оптимизации
Параметры:
- число итераций 3
- размер анализируемой окрестности 24х24 пикселя Условия завершения алгоритма:
- отклонение полученной оценки от первоначальной превысило порог
- число итераций превысило 3
13

Сравнение алгоритмов кодирования JPEG
Зависимость СКО восстановленного изображения от степени сжатия К для обычной и оптимизированных схем JPEG кодирования
14

Визуальное улучшение после оптимизации
Неоптимизированный алгоритм JPEG кодирования
K = 45,70
Оптимизированный вторым способом алгоритм JPEG кодирования
K = 45,67
15

Заключение
На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
Разработанный критерий JQ может использоваться для неэталонной оценки качества JPEG изображений.
Рекомендательный характер спецификации стандарта JPEG позволяет проводить оптимизацию этапа кодирования изображений.
Результаты моделирования показывают, что использование критерия JQ для оптимизации этапа кодирования предпочтительнее чем эталонного критерия СКО восстановленного изображения.
16