Search

Teksture su uzorci na slici koji se ponavljaju unutar nekog omeĎenog dijela. Uz podjelu na mikroteksture i makroteksture, postoji podjela na prirodne i umjetne teksture. Kompresija je procesiranje analognog ili digitalnog signala radi smanjenja ili uklanjanja redundancije, tj. suvišnih informacija. Kompresija slike može biti bez gubitaka ili s gubicima. Jedan od najpoznatijih postupaka kompresije je JPEG. JPEG je način kompresije s gubicima. Glavni koraci JPEG postupka kompresije su: dvodimenzijska DCT (diskretna kosinusna transformacija), kvantizacija i entropijsko kodiranje. Još jedna poznati postupak kompresije je JPEG2000 stvoren s namjerom da zamijeni postupak diskretne kosinusne transformacije kod JPEG s diskretnom wavelet transformacijom. Glavni koraci JPEG2000 postupka kompresije su: transformacija boje, podjela slike na blokove, DWT, kvantizacija i kodiranje.

U ovoj disertaciji istraživanje je usmjereno na uporabu JPEG i JPEG2000 normi za kompresiju slika u sustavima za raspoznavanje lica. Kompresija je nužna da bi se smanjio prostor za pohranu slika. Kako bi se kompresija slika mogla koristiti u sustavima za raspoznavanje lica, potrebno je ispitati utjecaj koji izobličenja uzrokovana kompresijom imaju na točnost raspoznavanja. Razvijena je metodologija za objektivnu usporedbu točnosti metoda za raspoznavanje lica korištenjem komprimiranih i nekomprimiranih slika te je pokusom utvrđeno da se točnost raspoznavanja ne mijenja značajno. Zaključeno je da je, budući da kompresija ne narušava točnost raspoznavanja, opravdano cijeli sustav za raspoznavanje lica pokušati implementirati u domeni kompresije. Rad u domeni kompresije podrazumijeva uporabu transformacijskih koeficijenata na ulazu u metode raspoznavanja, umjesto uporabe elemenata izvorne slike. Proveden je pokus u istim radnim uvjetima uporabom transformacijskih koeficijenata dobivenih iz postupka kompresije te je utvrđeno da točnost raspoznavanja nije značajno smanjena u odnosu na točnost dobivenu uporabom nekomprimiranih slika. Uporabom transformacijskih koeficijenata, tj. izbjegavanjem inverzne transformacije prilikom dekompresije, postiže se znatna ušteda na složenosti proračuna. Dodatna ušteda na složenosti proračuna postiže se predloženom metodom odabira važnih transformacijskih koeficijenata. Predložena metoda temeljena je na mjerenju varijance pojedinog transformacijskog koeficijenta na pažljivo odabranom skupu slika za uvježbavanje sustava te zadržavanje samo koeficijenata sa najvišom varijancom. Pokusom je utvrđeno da predložena metoda ne smanjuje točnost raspoznavanja te da ju u mnogim slučajevima čak i povećava. The main focus of this doctoral dissertation is the use of JPEG and JPEG2000 image compression scheme in face recognition systems. Image compression in necessary is order to reduce the image storage requirements. The basic precondition of using image compression in face recognition systems is that it should not significantly deteriorate system's recognition rate. Methodology for objective comparison of face recognition systems using both compressed and uncompressed images as input was developed and three face recognition methods were tested. It was concluded that compression does not deteriorate recognition rate significantly and efforts to implement face recognition into the compressed domain is thus justified. Working in the compressed domain means that transform coefficients are used instead of pixels. Using the described approach, an experiment was conducted in the same working conditions and using the same proposed methodology for objective comparison of face recognition systems. It was concluded that recognition rate is not significantly deteriorated when using transform coefficients as input to face recognition methods. By using transform coefficients, and thus avoiding inverse transformation, a significant computational complexity reduction is achieved. Additional computational complexity can be achieved when using the method for selecting significant transform coefficients proposed in this doctoral dissertation. The method is based on selecting only part of the transform coefficients by analyzing their variance across a carefully selected image set. It was experimentally confirmed that the proposed approach does not deteriorate recognition rate. Instead, it even improves it in many cases.

Bolesti dišnog sustava najcešce su bolesti u djetinjstvu, a pregledna i profilna rentgenska snimka pluca i snimka sinusa najcešce su radiološke dijagnosticke metode u svakodnevnoj klinickoj praksi u bolnici koja se bavi dijagnostikom respiratornih oboljenja u djece. Zadnjih godina poceli su se primjenjivati digitalni rentgenski sustavi, koji omogucavaju dobivanje digitalnih rentgenskih slika visoke razlucivosti. Razvojem telemedicine i teleradiologije omogucen je prijenos takvih slika putem Interneta, odnosno intraneta. Kako bi se smanjila kolicina podataka digitalnih rentgenskih slika, na njih se mogu primijeniti postupci kompresije. Pri tome parametri kompresije trebaju biti pažljivo odabrani, kako bi se u potpunosti ocuvala vizualna kvaliteta izvorne slike te kako parametri sustava za kompresiju ne bi imali utjecaja na tocnost postavljanja dijagnoze. Buduci da postupak odabira parametara sustava za kompresiju ovisi o sadržaju slike, u radu su obradeni digitalni radiogrami pluca i sinusa u djece. Nad radiogramima komprimiranim JPEG i JPEG2000 algoritmima kompresije mirnih slika, pri razlicitim stupnjevima kompresije, provedeno je objektivno vrednovanje kvalitete slika odredivanjem srednje kvadratne pogreške i vršne vrijednosti omjera signal/šum te subjektivna ocjena kvalitete u kojoj su sudjelovali lijecnici specijalisti. Prikazani rezultati objektivnog i subjektivnog ispitivanja kvalitete komprimiranih slika obradeni su statisticki radi utvrdivanja stupnja korelacije izmedu objektivnih i subjektivnih mjera kvalitete. Respiratory system diseases are the most frequent diseases among children, and X-ray images of lungs and sinuses are the most common radiological diagnostic methods in daily clinical praxis of children hospitals that diagnose respiratory diseases. During last several years radiologists started using digital X-ray systems, which provide aquisition of high resolution digital X-ray images. Development of telemedicine and teleradiology enabled transmission of those images over Internet and intranet. In order to decrease bandwith used in transmission, different image compression techniques can be applied. Compression parameters have to be chosen very carefuly, so that visual quality of the original image is entirely maintained, and that they don't affect final diagnostic accuracy. Due to the fact that selection of image compression parameters depend on the image contents, digital X-ray images of children lungs and sinuses were treated in the paper. Picture quality of those images compressed using JPEG and JPEG2000 algorithms with different compression ratios was evaluated using usual means of objective (Mean Square Error and Peak Signal-to-Noise Ratio) and subjective (conducted by physicians) measures of quality. Presented results of objective and subjective quality of compressed images were treated statistically to determine correlation ratio between objective and subjective quality measures.

JPEG2000 je najnovija ISO/IEC norma koja definira sustav kompresije slika. Njena jezgra, koje definira osnovni sustav kodiranja digitalnih nepokretnih slika, postala je međunarodnom normom 2000. godine, dok je rad na pojedinim dijelovima norme još uvijek u tijeku. Ovaj magistarski rad sastoji se iz 6 glavnih poglavlja i većeg broja pod-poglavlja. Prva tri poglavlja čine uvodni dio, četvrto i peto poglavlje predstavljaju glavni dio rada, šesto poglavlje daje zaključke. Prvo poglavlje daje kratki pregled povijesti i trenutnog stanja na području normizacije kompresije slika. Drugo poglavlje daje pregled cijele JPEG2000 norme, uz detaljan opis njene jezgre. Prikazane su i neke javno dostupne izvedbe kodeka u skladu sa JPEG2000 normom. Treće poglavlje ukratko prikazuje dva glavna algoritma koje bi JPEG2000 norma trebala zamijeniti: JPEG i JPEG-LS. Četvrto poglavlje prikazuje autorovu vlastitu cjelobrojnu izvedbu enkodera u skladu sa jezgrom JPEG2000, te prikazuje rezultate provedenih ispitivanja usklađenosti i prihvatljivosti. Peto poglavlje prikazuje detaljne rezultate usporedbi između autorove izvedbe JPEG2000 enkodera i dvaju javno dostupnih izvedbi JPEG i JPEG-LS enkodera. Prikazana su ispitivanja kvalitete kodiranja u načinima rada sa i bez gubitaka, uz korištenje subjektivnih i objektivnih mjera kvalitete. Ispitana je i brzina rada, odnosno vrijeme kompresije pojedinih algoritama. Provedena je i osnovna optimizacija enkodera, te su postignuti relativno dobri rezultati. U šestom poglavlju dani su konačni zaključci, doneseni nakon proučavanja JPEG2000 norme i rezultata provedenih ispitivanja. Na samom kraju rada dan je popis korištene literature i referenci, kao i popis alata korištenih u toku rada. JPEG2000 is latest ISO/IEC international standard that defines an image coding system. Its core, that defines basic image coding system, has become an international standard in 2000. , and work on some of its subsequent parts is still under way. This Master's thesis consists of 6 main chapters and a number of sub-chapters. First three chapters make an introduction. Chapter 1 gives brief overview of history and current situation in the still image standardization domain. Chapter 2 gives extensive overview of JPEG2000 standard, with special emphasis on its core part. Some of publicly available JPEG2000 codec implementations are also presented. Chapter 3 briefly presents two main algorithms that JPEG2000 standard is supposed to replace: JPEG and JPEG-LS. Chapters 4 and 5 constitute main part of this thesis. Chapter 4 presents author's own integer implementation of JPEG2000 compliant encoder, and presents results of conformance and acceptance testings. Chapter 5 presents detailed results of comparisons between author's own JPEG2000 encoder implementation and two publicly available JPEG and JPEG-LS encoder implementations. Tests of encoding quality, in both lossless and lossy modes, using objective and subjective quality measures, are presented. Encoding speed, i.e. compression time, of different compression algorithms is tested. Own implementation is also optimized, and relatively satisfactory results are presented. Chapter 6 gives final conclusions, made after thorough inspection of JPEG2000 standard and results of conducted tests. Finally, lists of literature, references, as well as tools used, are given.

Cilj je ovog rada ispitati kvalitetu slikovnih zapisa, kao preduvjet za elektronski intranetski ili internetski prijenos digitaliziranih slika. Uspoređeni su rezultati kompresije digitaliziranih slika radiograma i izoelektričnog fokusiranja serumskih proteina. Slike su komprimirane u osam različitih stupnjeva kompresije (3 bpp, 1.5 bpp, 1 bpp, 0.7 bpp, 0.5 bpp, 0.3 bpp, 0.2 bpp i 0.1 bpp) primjenom JPEG i JPEG2000 kompresijskih algoritama. Kvaliteta slika procijenjena je subjektivno kao loša (potpuna dekompozicija slike), dobra (vidljive promjene kvalitete slike) i izvrsna (vrlo velika razlučivost) te objektivnim mjerama (PSNR, SNR i MSE). Pri JPEG-kompresiji, stupnjevima kompresije ≤ 0.2 bpp, nisu se dobile slike zadovoljavajuće razlučivosti. Vrijednosti PSNR, SNR i MSE razlikovale su se ovisno o sadržaju slike (slike radiograma imale su veće vrijednosti nego slike izoelektričnog fokusiranja) i ovisno o stupnju primijenjenog algoritma kompresije. Pri JPEG2000-kompresiji sve komprimirane slike imale su kvalitetu izvorne slike, bez obzira na vrijednosti PSNR, SNR i MSE. Vrijednosti PSNR i SNR pri 0, 3 bpp JPEG-algoritma bile su slične odgovarajućim vrijednostima pri 0, 1 bpp JPEG2000-algoritma.

JPEG2000 je najnovija ISO/IEC norma koja definira sustav kompresije slika. Njena jezgra, koje definira osnovni sustav kodiranja digitalnih nepokretnih slika, postala je međunarodnom normom 2000. godine, dok je rad na pojedinim dijelovima norme još uvijek u tijeku.Prvo poglavlje daje kratki pregled povijesti i trenutnog stanja na području normizacije kompresije slika. Drugo poglavlje daje pregled cijele JPEG2000 norme, uz detaljan opis njene jezgre. Prikazane su i neke javno dostupne izvedbe kodeka u skladu s JPEG2000 normom. Treće poglavlje ukratko prikazuje dva glavna algoritma koje bi JPEG2000 norma trebala zamijeniti: JPEG i JPEG-LS. Četvrto poglavlje prikazuje autorovu vlastitu cjelobrojnu izvedbu enkodera u skladu s jezgrom JPEG2000, te prikazuje rezultate provedenih ispitivanja usklađenosti i prihvatljivosti. Peto poglavlje prikazuje detaljne rezultate usporedbi između autorove izvedbe JPEG2000 enkodera i dvaju javno dostupnih izvedbi JPEG i JPEG-LS enkodera. U šestom poglavlju su konačni zaključci, doneseni nakon proučavanja JPEG2000 norme i rezultata provedenih ispitivanja.

Porastom uporabe multimedijskih tehnologija rastu i zahtjevi koji se postavljaju na sustave za kompresiju slike od kojih se traži postizanje zadovoljavajuće kvalitete slike i pri niskim brzinama prijenosa te nove funkcionalnosti koje će omogućiti djelotvoran prijenos slike putem Interneta i mreža za mobilne komunikacije. Kako bi se ispunili navedeni zahtjevi razvijena je nova norma za kompresiju mirnih slika - JPEG2000.

Cilj: ispitati kvalitetu digitaliziranih slika u svrhu elektronskog dopisivanja. Materijal: Slika izoelektričnog fokusiranja serumskih proteina u pacijenta sa sporom inačicom albumina Zagreb i slika krvnog razmaza komprimirane su u osam različitih stupnjeva kompresije (3 bpp, 1.5 bpp, 1 bpp, 0.7 bpp, 0.5 bpp, 0.3 bpp, 0.2 bpp i 0.1 bpp) primjenom JPEG i JPEG2000 kompresijskih algoritama. Kvaliteta slika procijenjena je subjektivno - medicinski biokemičari ocjenjivali su kvalitetu slika kao loša (potpuna dekompozicija slike), dobra (vidljive promjene kvalitete slike) i izvrsna (vrlo velika razlučivost) te objektivnim mjerama (PSNR, SNR i MSE). Rezultati: Medicinski biokemičari ocijenili su sve kompresije JPEG 2000 izvrsnima. Protivno, JPEG-kompresijom pri kompresijama ≤ 0.2 bpp dobile su se slike loše kvalitete. Objektivne mjere kvalitete slike potvrdile su da se pri JPEG-kompresiji, stupnja kompresije ≤ 0.2 bpp, nisu dobile slike zadovoljavajuće razlučivosti. Slike s vrijednostima PSNR ≥ 40, 0 bpp, SNR ≥ 25, 5 bpp, OQF ≥ 31, 0 i MSE ≤ 6.5 subjektivno su bile jednako kvalitetne kao i izvorne, nekomprimirane slike. Zaključak: Algoritam JPEG2000 pokazao se boljim nego JPEG.

U ovom diplomskom radu proučene su dvije norme za kompresiju slika bez gubitaka: JPEG-LS i lossless JPEG2000.