- 14 1.1 Khỏi quỏt về phương phỏp nộn ảnh. - 14 1.1.2 Nhu cầu nộn ảnh trong truyền thụng. - 15 1.1.3 Cỏc phương phỏp nộn ảnh. - 16 1.1.4 Cỏc bước xử lý của một hệ thống nộn ảnh trong truyền thụng. - 16 1.1.4.1 Cỏc bước xử lý cơ bản của quỏ trỡnh nộn ảnh trong truyền thụng. - 18 1.2 Một số độ đo về chất lượng nộn ảnh. - 20 1.3 Phương phỏp nộn ảnh theo chuẩn JPEG. - 22 1.3.1 Giới thiệu chung về chuẩn nộn ảnh JPEG. - 22 1.3.2 Cỏc kiểu nộn ảnh theo chuẩn JPEG. - 23 1.3.3 Kỹ thuật nộn ảnh JPEG cơ sở (Baseline JPEG. - 27 1.3.3.3 Thuật toỏn nộn ảnh JPEG cơ sở. - 28 1.3.3.4 Vớ dụ minh họa thuật toỏn nộn ảnh JPEG cơ sở. - 37 1.4 Phương phỏp nộn ảnh theo chuẩn JPEG2000. - 38 1.4.1 Giới thiệu chung về chuẩn nộn ảnh JPEG2000. - 46 1.5 Phương phỏp nộn ảnh theo chuẩn H.264. - 47 1.5.1 Giới thiệu chung về chuẩn nộn ảnh H.264. - 47 Trang Tỡm hiểu thuật toỏn nộn ảnh theo chuẩn H.264. - 51 2.1 Giới thiệu phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến (Advanced Image Coding. - 51 2.1.2 Đặc điểm của phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến. - 52 2.2 Nghiờn cứu thuật toỏn nộn ảnh theo phương phỏp tiờn tiến. - 52 2.2.1 Giới thiệu thuật toỏn được nghiờn cứu. - 52 2.2.1.1 Đặc điểm của thuật toỏn AIC. - 52 2.2.1.2 Sơ đồ khối của thuật toỏn AIC. - 54 2.2.3 AIC – Dự đoỏn khối (Block Prediction. - 82 3.2 Thử nghiệm và phõn tớch kết quả thực hiện cỏc thuật toỏn. - 88 3.2.1 Tiờu chớ đỏnh giỏ cỏc thuật toỏn được thử nghiệm. - Thử nghiệm theo kịch bản 1. - Thử nghiệm theo kịch bản 2. - Thử nghiệm theo kịch bản 3. - Thử nghiệm theo kịch bản 4. - Thử nghiệm theo kịch bản 5. - 125 Trang 4/125 LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiờn cứu và thử nghiệm giải thuật nộn ảnh tiờn tiến (Advanced Image Coding) trong truyền thụng” đó hoàn theo theo đỳng nội dung và kế hoạch đề ra với sự giỳp đỡ, gúp ý và động viờn của nhiều cỏ nhõn, đoàn thể. - Hà Nội, ngày 12 thỏng 11 năm 2009 Tỏc giả Nguyễn Thị Hoa Trang 6/125 LỜI NểI ĐẦU Đỳng như tờn gọi của luận văn “Nghiờn cứu và thử nghiệm giải thuật nộn ảnh tiờn tiến (Advanced Image Coding) trong truyền thụng”, mục đớch của luận văn này là tỡm hiểu, nghiờn cứu thuật toỏn nộn ảnh tiờn tiến. - một thuật toỏn nộn ảnh mới đang được phỏt triển, chưa trở thành chuẩn nộn ảnh được sử dụng rộng rói, nhưng cú nhiều ưu điểm phự hợp với lĩnh vực truyền thụng. - Ngày nay, sự ra đời của cỏc chuẩn nộn ảnh nổi tiếng như JPEG, JPEG2000, H.264...đó phần nào đỏp ứng được nhu cầu lưu trữ, trao đổi ảnh trong truyền thụng đang ngày càng lớn mạnh. - Tuy nhiờn, bản thõn cỏc phương phỏp nộn ảnh theo cỏc chuẩn này vẫn cũn một số hạn chế, chưa hoàn toàn phự hợp với nộn ảnh trong truyền thụng. - Chẳng hạn như JPEG thỡ cú ưu điểm thuật toỏn đơn giản, dễ cài đặt, nhưng lại hạn chế ở khả năng nộn thấp, và chất lượng ảnh cũng chưa tốt. - JPEG2000 là một chuẩn nộn mới ra đời, đó khắc phục được cỏc hạn chế của JPEG nhưng bản thõn nú lại cú hạn chế rất lớn là thuật toỏn quỏ phức tạp và khụng ổn định. - Do đú, lĩnh vực nộn ảnh vẫn đang tiếp tục phỏt triển để đưa ra được cỏc phương phỏp nộn ảnh phự hợp hơn cho truyền thụng. - Đõy cũng là nguyờn nhõn ra đời phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến AIC (Advanced Image Coding) mà luận văn tỡm hiểu và cũng là cơ sở thực tiễn của luận văn. - Nội dung của luận văn được trỡnh bày theo cỏc chương như sau: Chương 1 – Tổng quan về nộn ảnh trong truyền thụng: trỡnh bày cỏc kiến thức nền tảng về ảnh và nộn ảnh trong truyền thụng, cũng như trỡnh bày kỹ cỏc phương phỏp nộn ảnh theo ba chuẩn nộn ảnh nổi tiếng hiện nay là JPEG, JPEG2000 và H.264. - Chương 2 – Phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến: trỡnh bày nội dung lý thuyết chớnh của phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến và đi sõu tỡm hiểu một thuật toỏn nộn ảnh tiờn tiến AIC. - Chương 3 – Thử nghiệm cài đặt và đỏnh giỏ thuật toỏn nộn ảnh tiờn tiến: trỡnh bày cỏc kết quả tỡm hiểu cụng cụ thử nghiệm, xõy dựng, cài đặt cỏc kịch bản Trang 7/125 thử nghiệm, đỏnh giỏ thuật toỏn nộn ảnh AIC và so sỏnh nú với cỏc thuật toỏn nộn ảnh JPEG, JPEG2000. - Tỏc giả Nguyễn Thị Hoa Trang 8/125 TểM TẮT LUẬN VĂN Luận văn “Nghiờn cứu và thử nghiệm giải thuật nộn ảnh tiờn tiến (Advanced Image Coding) trong truyền thụng” xuất phỏt từ yờu cầu tỡm hiểu, đỏnh giỏ một phương phỏp nộn ảnh mới, cú khả năng ứng dụng cao trong truyền thụng. - Do đú, luận văn trỡnh bày một số lý thuyết cơ bản về nộn ảnh và một số chuẩn nộn ảnh được dựng phổ biến như JPEG, JPEG2000 và H.264 để cung cấp cỏi nhỡn tổng quan về nộn ảnh và cỏc phương phỏp nộn ảnh trong truyền thụng hiện nay. - Phần nội dung chớnh của luận văn đi sõu tỡm hiểu kỹ lý thuyết của phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến và một thuật toỏn nộn ảnh theo phương phỏp này. - Luận văn cũng đó so sỏnh, phõn tớch, đỏnh giỏ hiệu quả nộn của phương phỏp nộn ảnh tiờn tiến dựa trờn kết quả thử nghiệm nộn ảnh theo cỏc kịch bản mà luận văn xõy dựng. - Cụng cụ để tiến hành cỏc thử nghiệm trong luận văn này là chương trỡnh được tỏc giả luận văn phỏt triển thờm từ phần mềm mó nguồn mở “AIC”, một phần mềm cài đặt thuật toỏn nộn ảnh tiờn tiến được tải về từ trang web http://www.bilsen.com/aic/. - Trang 10/125 BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ 1 AIC Advanced Image Coding 2 BPC Fractional bit-plane 3 BPP Bit Per Pixel 4 CABAC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding algorithms 5 DCT Discrete Cosine Transform 6 DWT Discrete Wavelet Transform 7 EBCOT Embedded Block Coding with Optimized Truncation 8 FDCT Forward DCT 9 FIR Finite Impulse Response filter 10 IDCT Inverse DCT 11 ISO International Standards Organization 12 ITU-T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector 13 JPEG Joint Photographic Expert Group 14 MCU Minimum Coded Unit 15 MPEG Motion Picture Experts Group Trang 11/125 DANH SÁCH CÁC HèNH VÀ BẢNG BIỂU Hỡnh 1-1: Sơ đồ khối một hệ thống nộn ảnh truyền thụng: nộn (a) và giải nộn (b. - 37 Hỡnh 1-15: Sơ đồ khối của thuật toỏn nộn ảnh JPEG2000 Nộn (a) và Giải nộn (b) [6. - 57 Hỡnh 2-6: Dự đoỏn khối AIC mode 0 [3. - 57 Hỡnh 2-7: Dự đoỏn khối AIC mode 1 [3. - 57 Hỡnh 2-8: Dự đoỏn khối AIC mode 2 [3. - 57 Hỡnh 2-9: Dự đoỏn khối AIC mode 3 [3. - 58 Hỡnh 2-10: Dự đoỏn khối AIC mode 4 [3. - 58 Hỡnh 2-11: Dự đoỏn khối AIC mode 5 [3. - 58 Hỡnh 2-12: Dự đoỏn khối AIC mode 6 [3. - 58 Hỡnh 2-13: Dự đoỏn khối AIC mode 7 [3. - 59 Hỡnh 2-14: Dự đoỏn khối AIC mode 8 [3. - 75 Hỡnh 3-3: Chức năng điều chỉnh tốc độ nộn ảnh. - 76 Hỡnh 3-4: Chức năng lựa chọn thuật toỏn kiểm thử. - 76 Hỡnh 3-5: Chức năng tự động chạy cỏc thuật toỏn muốn so sỏnh. - 79 Hỡnh 3-10: Biểu đồ lớp của khối thực hiện nộn ảnh AIC. - 80 Hỡnh 3-11: Biểu đồ lớp của khối thực hiện thuật toỏn giải nộn ảnh AIC. - 81 Hỡnh 3-12: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 0 [3. - 82 Hỡnh 3-13: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 1 [3. - 82 Hỡnh 3-14: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 2 [3. - 83 Hỡnh 3-15: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 3 [3. - 83 Hỡnh 3-16: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 4 [3. - 84 Hỡnh 3-17: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 5 [3. - 85 Hỡnh 3-18: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 6 [3. - 86 Hỡnh 3-19: Cài đặt dự đoỏn khối Mode 7 [3. - Cài đặt dự đoỏn khối Mode 8 [3. - 92 Hỡnh 3-24: Sơ đồ khối tớnh độ đo phức tạp thuật toỏn. - 99 Hỡnh 3-30: Cài đặt thờm giao diện hiển thị độ đo thời gian thực hiện thuật toỏn. - 100 Hỡnh 3-32: Cài đặt tớnh toỏn và hiển thị thời gian thực hiện thuật toỏn. - 106 Trang 13/125 Bảng 3-1: Dải tốc độ bit (bpp) của ba thuật toỏn. - 106 Hỡnh 3-39: Đồ thị PSNR-BPP của ba thuật toỏn với ảnh lena.bmp 512x512, 64x64, 32x32. - 108 Hỡnh 3-40: Đồ thị độ đo PSNR-BPP của ba thuật toỏn với ảnh house.bmp 512x512, 64x64, 32x32. - 108 Hỡnh 3-41: Đồ thị độ đo PSNR-BPP của ba thuật toỏn với ảnh lena.pmg 512x512. - 108 Hỡnh 3-42: Đồ thị độ đo PSNR-BPP của ba thuật toỏn với ảnh simple.bmp 512x512, 64x64, 32x32. - 108 Bảng 3-2: Dải độ đo PSNR của ba thuật toỏn. - 109 Hỡnh 3-43: Đồ thị Total Time - PSNR của ba thuật toỏn cho ảnh lena.bmp 512x512, 64x64, 32x32. - 110 Hỡnh 3-44: Đồ thị Total Time - PSNR của ba thuật toỏn cho ảnh house.bmp 512x512, 64x64, 32x32 . - 111 Hỡnh 3-45: Đồ thị Total Time - PSNR của ba thuật toỏn cho ảnh lena.pgm 512x512. - 111 Hỡnh 3-46: Đồ thị Total Time - PSNR của ba thuật toỏn cho ảnh simple.bmp 512x512, 64x64, 32x32 111 Hỡnh 3-47: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh lena.bmp 512x512, tốc độ bit 0.5 bpp. - 112 Bảng 3-4: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh lena.bmp 512x512 ở tốc độ bit 0.5 bpp. - 113 Hỡnh 3-48: Ảnh khụi của cỏc thuật toỏn trờn ảnh lena.bmp 512x512, tốc độ bit 9.8 bpp. - 113 Bảng 3-5: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh lena.bmp 512x512 ở tốc độ bit 9.8 bpp. - 114 Hỡnh 3-49: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh lena.bmp 64x64, tốc độ bit 1.4 bpp. - 114 Bảng 3-6: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh lena.bmp 64x64 ở tốc độ bit 1.4 bpp. - 115 Hỡnh 3-50: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh lena.bmp 64x64, tốc độ bit 4.1 bpp. - 115 Bảng 3-7: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh lena.bmp 64x64 ở tốc độ bit 4.1 bpp. - 115 Hỡnh 3-51: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh house.bmp 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp. - 117 Bảng 3-8: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh house.bmp 512x512 ở tốc độ bit 0.25 bpp. - 117 Hỡnh 3-52: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh simple.bmp 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp. - 118 Bảng 3-9: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh simple.bmp 512x512 ở tốc độ bit 0.25 bpp. - 118 Hỡnh 3-53: Ảnh khụi phục của cỏc thuật toỏn trờn ảnh lena.pgm 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp. - 119 Bảng 3-10: Cỏc độ đo của ba thuật toỏn với ảnh lena.pgm 512x512 ở tốc độ bit 0.25 bpp. - 119 Trang 14/125 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NẫN ẢNH TRONG TRUYỀN THễNG 1.1 Khỏi quỏt về phương phỏp nộn ảnh 1.1.1 Phõn loại ảnh số 1.1.1.1 Phõn loại ảnh theo dữ liệu Ảnh nhị phõn (bi-level image/ binary image): mỗi điểm ảnh chỉ biểu diễn bởi một bit và chỉ cho phộp phõn biệt 2 màu khỏc nhau
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt