Nghiên cứu phát triển một số giải pháp nén ảnh tiên tiến cho màn hình tinh thể lỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HỮU TÀI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÉN ẢNH TIÊN TIẾN CHO MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN HỮU TÀI NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÉN ẢNH TIÊN TIẾN CHO MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN MÃ SỐ: 62480104 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ HOÀNG LAN GS TS LÊ ĐÌNH CHƠN TÂM Hà Nội − 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Thị Hồng Lan GS TS Lê Đình Chơn-Tâm Tác giả luận án Nguyễn Hữu Tài LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời tri ân đến PGS TS Nguyễn Thị Hồng Lan – Viện Cơng nghệ Thơng tin Truyền thông – Đại học Bách khoa Hà Nội TS Lê Đình Chơn Tâm – Giáo sư Đại học Sherbrooke – Canada, cơng sức lịng Thầy Cơ giúp cho tơi vượt qua khó khăn trở ngại để hồn thành luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô Bộ môn Truyền thông Mạng máy tính tạo điều kiện giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp tơi hồn thiện luận án nghiên cứu Cảm ơn Thầy Cô Viện Công nghệ Thông Tin Truyền thông truyền thụ kiến thức bổ ích q trình tơi học tập nghiên cứu trường Cảm ơn Thầy Cô Bạn đồng nghiệp khoa Công nghệ Thông tin – Đại học Khoa học Huế quan tâm động viên tơi q trình tơi làm nghiên cứu sinh Cuối cùng, xin gửi lịng ân tình tới Gia đình tơi, đặc biệt đến người bạn đời tôi, người sẻ chia động viên gánh vác nhiều khó khăn vất vả gia đình để tơi tồn tâm tồn ý học tập nghiên cứu Mặc dù cố gắng thời thời gian kiến thức cịn hạn chế nên luận án cịn có nhiều thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ Q Thầy Cơ, Bạn đồng nghiệp người quan tâm MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG xi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu luận án 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.6 Bố cục luận án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NÉN ẢNH CHO MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG 10 2.1 Lịch sử phát triển hình tinh thể lỏng vấn đề chất lượng hiển thị hình ảnh động 10 2.1.1 Lịch sử phát triển hình tinh thể lỏng 10 2.1.2 Vấn đề chất lượng hiển thị hình ảnh động hình tinh thể lỏng 12 2.2 Overdrive – kỹ thuật tăng tốc độ đáp ứng cho phần tử tinh thể lỏng 13 2.3 Mơ hình hệ thống Overdrive yêu cầu nén ảnh giảm nhớ khung hình 15 2.3.1 Mơ hình hệ thống overdrive 15 2.3.2 Vấn đề yêu cầu nén ảnh khung hình cho hình tinh thể lỏng 16 2.3.3 Các đặc trưng phương pháp nén ảnh áp dụng cho hệ thống Overdrive 18 2.4 Mơ hình hệ thống nén ảnh dùng cho hệ thống overdrive 19 2.4.1 Hệ thống nén ảnh khung hình 19 2.4.2 Các độ đo hiệu giải pháp nén ảnh khung hình 21 2.4.3 Mối tương quan chất lượng nén chất lượng ảnh hiển thị hình tinh thể lỏng 23 2.4.4 Một số yêu cầu đặc trưng tiêu chí đánh giá hệ thống nén ảnh cho hình tinh thể lỏng 24 2.5 Một số sở lý thuyết nén ảnh 27 2.5.1 Các phép biến đổi áp dụng nén ảnh 28 2.5.2 Lượng tử hoá 34 2.5.3 Gán từ mã dạng độ dài đồng 38 2.5.4 Khái quát số phương pháp mã hóa ảnh thực cho hình 39 2.6 Tổng quan giải pháp nén ảnh cho hình tinh thể lỏng 43 2.6.1 Khái quát giải pháp nén ảnh cho hệ thống overdrive 43 i 2.6.2 Một số hướng tiếp cận giải pháp nén định hướng nghiên cứu 47 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÉN ẢNH DỰA TRÊN MÃ HĨA KHỐI VÀ BIẾN ĐỔI KHƠNG GIAN MÀU 62 3.1 Nghiên cứu cải tiến phát triển giải pháp nén ảnh dựa mã hóa khối biến đổi không gian màu 62 3.1.1 Tóm tắt giai đoạn nghiên cứu phát triển giải pháp 62 3.1.2 Môi trường thực nghiệm cài đặt liệu 63 3.2 Khắc phục tượng nhiễu khối AHIC với đề xuất cải tiến MAIC 65 3.2.1 Nhiễu khối AHIC – Nguyên nhân giải pháp khắc phục 65 3.2.2 Phát triển phương pháp lượng tử tối ưu sai số “Midrise Uniform Quantizer” 66 3.2.3 Đề xuất giải pháp cải tiến MAIC giúp khắc phục nhiễu khối 66 3.2.4 Đánh giá độ phức tạp MAIC so với AHIC 68 3.2.5 Kết thực nghiệm đánh giá 69 3.3 Cải thiện chất lượng ảnh nén với kỹ thuật trao đổi bit theo nội dung CBBET 74 3.3.1 Ưu nhược điểm lượng tử hóa với phân phối bit đồng 74 3.3.2 Đề xuất kỹ thuật trao đổi bit theo nội dung CBBET 76 3.3.3 Đề xuất giải pháp cải tiến AAIC sở tích hợp CBBET vào MAIC 80 3.3.4 Đánh giá độ phức tạp AAIC so với MAIC AHIC 81 3.3.5 Kết thực nghiệm đánh giá 82 3.4 Cải thiện chất lượng nén với kỹ thuật phân phối bit CBBDT 85 3.4.1 Ưu nhược điểm kỹ thuật trao đổi bit CBBET 85 3.4.2 Đề xuất kỹ thuật phân phối bit CBBDT dựa giá trị bước lượng tử - giải pháp AHAIC 86 3.4.3 Cải tiến hiệu AHAIC sơ đồ nén ACAIC 92 3.5 Đề xuất giải pháp nén RAIC 97 3.5.1 Cải thiện hiệu cho lượng tử hóa với kỹ thuật mã hóa lượng tử MMAUQC 97 3.5.2 Tối ưu hóa kỹ thuật phân phối bit với RBBDT 100 3.5.3 Đề xuất mơ hình lượng tử đa thích nghi MAQC 102 3.5.4 Đề xuất giải pháp nén RAIC 104 3.5.5 Đánh giá độ phức tạp tính tốn giải pháp nén RAIC 105 3.5.6 Kết thực nghiệm đánh giá 105 3.6 Đề xuất ARAIC nâng cao hiệu nén RAIC 109 3.6.1 Giải pháp đề xuất ARAIC 109 3.6.2 Sơ đồ thuật tốn mã hóa/giải mã cho MAQC 111 3.6.3 Phân tích đánh giá khả nâng cao hiệu giải pháp đề xuất 112 3.6.4 Kết thực nghiệm đánh giá 113 3.7 Kết luận chương 116 ii CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÉN ẢNH DỰA TRÊN BIẾN ĐỔI WAVELET VÀ LỰA CHỌN THÍCH NGHI 118 4.1 Đề xuất cải tiến DAMS với tích hợp chế ngưỡng thích nghi - giải pháp DBMAIC 119 4.1.1 Đề xuất kỹ thuật ngưỡng thích nghi ATT 120 4.1.2 Đề xuất thuật tốn lượng tử thích nghi AQC 122 4.1.3 Thực nghiệm đánh giá cho giải pháp DBMAIC 122 4.2 Đề xuất áp dụng biến đổi “Wavelet Lifting integer to integer” để cải thiện độ phức tạp - giải pháp WLT-MAIC 127 4.2.1 Độ phức tạp kiến trúc thực DAMS DBMAIC 127 4.2.2 Sơ đồ “Wavelet Lifting” 128 4.2.3 Đề xuất giải pháp WLT-MAIC 130 4.2.4 Sơ đồ thuật tốn mã hóa giải mã DAMS-AT 131 4.2.5 Phân tích đánh giá khả nâng cao hiệu giải pháp đề xuất 132 4.2.6 Thực nghiệm đánh giá cho giải pháp WLT-MAIC 132 4.3 So sánh phân tích đánh giá hai giải pháp nén theo hai hướng tiếp cận 135 4.3.1 So sánh thực nghiệm phân tích đánh giá 135 4.3.2 Một số kết luận khuyến nghị 143 4.4 So sánh ARAIC WLT-MAIC với giải pháp tiên tiến bật thời gian gần 144 4.5 Kết luận chương 146 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 147 5.1 Tóm tắt nội dung nghiên cứu kết luận án 147 5.1.1 Những nội dung nghiên cứu luận án 147 5.1.2 Các kết luận án 148 5.2 Hướng phát triển 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 154 PHỤ LỤC 1: THỬ GIẢI PHÉP NÉN WLT-MAIC TRÊN MỘT SỐ VIDEO CLIP CỦA QUALCOMM CANADA 155 PHỤ LỤC 2: THỐNG KÊ XÁC XUẤT CỦA “ZERO MEAN SIGNAL” TRONG MƠ HÌNH AAIC 163 iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu chữ viết tắt AAIC ACAIC AHAIC AHIC AM-BTC AQC ARAIC Giải nghĩa Mã hóa nén ảnh tiên tiến thích nghi Advanced Adaptive Image Coding Mã hóa nén ảnh tiên tiến có tính thích nghi theo nội dung Advanced Content-Adaptive Image Coding Mã hóa nén ảnh tiên tiến có tính thích nghi cao Advanced High-Adaptive Image Coding Bộ mã hóa nén ảnh tiên tiến kết hợp (lai) Advanced Hybrid Image Codec Mã hóa thu gọn khối nhiều mức thích nghi Adaptive Multi-level Block Truncation Coding Mã hóa lượng tử tích nghi Adaptive Quantization Coding Mã hóa nén ảnh thích nghi mạnh mẽ tiên tiến Advanced Robust Adaptive Image Coding ATC Bộ điều khiển ngưỡng thích nghi Adaptive Threshold Controller ATT Kỹ thuật ngưỡng thích nghi Adaptive-Threshold Technique BTC Kỹ thuật mã hóa dựa thu gọn khối Block Truncation Coding CBBDT Kỹ thuật phân phối bit dựa nội dung Content-Based Bit Distribution Technique CBBET Kỹ thuật trao đổi bit dựa nội dung Content-based Bit Exchange Techniques CF Khung hình Current Frame CR Tỷ số nén Compression Ratio DAMS DBMAIC Phương pháp nén dựa DWT chọn lọc thích nghi DWT-based Adaptive Mode Selection Mã hóa nén ảnh dựa phép biến đổi wavelet đa thích nghi DWT-Based Multi-Adaptive Image Coding iv DCT Biến đổi cosine rời rạc Discrete Cosine Transform DSM Phương pháp tán xạ động Dynamic Scattering Method DWT Biến đổi sóng (wavelet) rời rạc Discrete Wavelet Transform FFD / Overdrive FIR Kỹ thuật tăng tốc độ đáp ứng cho phần tử tinh thể lỏng qua chế tăng điện áp Feedforward Driving Bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn Finite Impulse Response FRUC Chuyển đổi tăng số khung hình giây Frame rate up conversion HCRIC Mã hóa nén ảnh tỷ số nén cao High Compression Ratio Image Coding HD HDTV Chuẩn định dạng hình ảnh độ phân giải cao High-Definition Chuẩn truyền hình độ phân giải cao High-Definition Television HIC Mã hóa nén ảnh kết hợp (lai) Hybrid Image Coding LC Phần tử tinh thể lỏng Liquid Crystal LCD Màn hình tinh thể lỏng Liquid Crystal Displays MAIC Mã hóa nén ảnh thích nghi theo giá trị trung bình Mean Adaptive Image Coding MAQC Mã hóa lượng tử đa thích nghi Multiple Adaptive Quantization Coding MMAUQC Mã hóa lượng tử hóa thích nghi theo Min-Max Min-Max Adaptive Uniform Quantization Coding MSE Sai số trung bình bình phương Mean Squared Error MUQ Bộ lượng tử dạng Midrise Midrise Uniform Quantizer PCM Mã hóa điều xung Pulse Code Modulation v PF Khung hình trước thời điểm Previous Frame PSNR Tỷ số tín hiệu mức đỉnh nhiễu Peak Signal-to-Noise Ratio RAIC Mã hóa nén ảnh thích nghi mạnh Robust Adaptive Image Coding RBBDT SBB-BTC Kỹ thuật phân phối bit tối ưu dựa giá trị phạm vi Range-based Bit Distribution Technique Mã hóa cắt khối dựa mặt phẳng bit Single Bit Plane based Block Truncation Coding TFT Transistor công nghệ “Thin Film” phần tử ảnh hình Thin-Film Transistor UHD Chuẩn định dạng hình ảnh độ phân giải siêu cao Ultra High-Definition VQ-BTC WLT-MAIC Mã hóa cắt khối dựa lượng tử hóa vector Vector Quantizer based Block Truncation Coding Mã hóa nén ảnh đa thích nghi dựa biến đổi wavelet số nguyên Wavelet Lifting integer to integer Transform based Multi-Adaptive Image Coding vi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A K Jain (1989) Fundamentals of digital image processing Prentice-Hall [2] Ajit D Gupte et al (2011) Memory Bandwidth and Power Reduction Using Lossy Reference Frame Compression in Video Encoding IEEE Transactions on Circuits And Systems For Video Technology, Vol 21, No 2, February 2011 [3] B W Lee et al (2005) Mastering the moving image: Refreshing TFT-LCDs at 120 Hz SID Symp Tech Dig Papers, 2005, pp 1583–1585 [4] C.T Le Dinh (2003) Traitement Vidéo University of Sherbrooke, Notes de cours [5] C.T Le Dinh (2010) Private Communication University of Sherbrooke [6] H Chen, S.-S Kim, S.-H Lee, O.-J Kwon, and J.-H Sung (2005) Nonlinearity compensated smooth frame insertion for motion-blur reduction in LCD in Proc 7th IEEEWorkshop Multimedia Signal Process., Nov 2005, pp 1–4 [7] H Kawamoto (2002) The History of Liquid-Crystal Displays Proceedings of the IEEE, vol 90, no 4, pp 460-500 [8] H S Kim, S H Lee (2011) Implementation of DWT-Based Adaptive Mode Selection for LCD Overdrive IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol 57, No 2, pp 771-778 [9] H Sheikh, Z Wang, L Cormack, A Bovik (2012) LIVE image quality assessment database release [10] Hao Pan, Xiao-fan Feng (2008) Methods and systems for processing image data for display on LC displays Patent US 7460131 B2, Dec 2008 [11] I Daubechies (1990) The Wavelet Transform, Time-Frequency Localization and Signal Analysis IEEE Trans on Inform Theory, Vol 36, No , pp 961-1005 [12] I Daubechies (1992) Ten Lectures on Wavelets SIAM, CBMS series, Philadelphia [13] I J Chun, H Mun, J H Sung, S Y Park, B G Kim (2006) Overdrive frame memory reduction using a fast discrete wavelet transform Proc of 21st Int Technical Conf on Circuits/Systems, Computer and Communications (ITC-CSCC’06), Chiang Mai, Thailand, pp 161-164 [14] J K Sung, C G Kim, J K An, M H Park, S D Yeo (2005) A new method for improvement of response time by data compression using color space conversion SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 36, no.1, pp 474-477 [15] J.-K Yoon et al (2007) LCD TV comparable to CRT TV in moving image qualityWorlds best MPRT LCD TV Proc SPIE-IS&T Electron Imag., 2007, vol 6493, p 64930E [16] J Park, S Lee (2012) Structural Similarity based Image Compression for LCD Overdrive IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol 58, no 4, pp 12761284 [17] J Someya, M Yamakawa, E Gofuku (2002) Reduction of memory capacity in feedforward driving by image compression SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 33, no.1, pp 72-75 150 [18] J Someya, N Okuda, H Tachibana (2003) A new LCD controller for improvement of response time by compression FFD SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 34, no.1, pp 1346-1349 [19] J Someya, N Okuda, M Yamakawa (2003) The motion adaptive CODEC feedforward driving (macFFD) for HDTV SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 34, no.1, pp 149-151 [20] J Someya, N Okuda (2004) A study of motion adaptive CODEC feedforward driving without SDRAM SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 35, no.1, pp 417419 [21] J S Lim (1990) Two-Dimensional Signal and Image processing Prentice-Hall [22] J Wang, K Y Min, J W Chong (2007) A hybrid image coding in overdrive for motion blur reduction in LCD Proc of 6th Int Computer Entertainment Computing (ICEC’07), Shanghai, China, pp 263-270 [23] J Wang, K Y Min, J W Chong (2008) A High compression ratio image coding for frame memory reduction in LCD Overdrive The 23rd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC 2008), vol 55 , No [24] J Wang, J W Chong (2009) High Performance Overdrive Using Improved Motion Adaptive Codec in LCD IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol 55, No 1, pp 20-26 [25] J Wang, L B Luo, K Y Min, Y C Jeung, J W Chong (2010) Single Bit Plane Based Block Truncation Coding for Color Image Compression in LCD Overdrive Consumer Electronics (ICCE), 2010 Digest of Technical Papers International Conference, pp 53-54 [26] J Wang, J W Chong (2010) Adaptive Multi-level Block Truncation Coding for Frame Memory Reduction in LCD Overdrive IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol 56, No [27] Jun Wang, Bormin Huang, Jiaji Wu, Jong-Wha Chong (2011) Lapped transformbased codec for frame-memory reduction in super-quality LCD overdrive Journal of the Society for Information Display, vol 19, Iss 8, pp 551-560 [28] J W Chong (2009) Image and Video Signal Processing Technology Seminar document, Waseda University [29] J W Han, M C Hwang, S J Ko (2008) Vector quantizer based block truncation coding for color image compression in LCD overdrive IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol 54, no 4, pp 1839-1845 [30] JIN Yongseok al (2009) A New Frame Memory Compression Algorithm with DPCM and VLC in a 4x4 Block EURASIP Journal on advances in signal processing, Vol 2009, No 16 [31] K Nakanishi, S Takahashi, H Oura, T Matsumura, S Miyake, K Kobayashi, K Oda, S Tahata, A Yuuki, J Someya, M Yamakawa (2001) Fast Response 15-in XGA TFT-LCD with Feedforward Driving (FFD) Technology for Multimedia Applications SID ’01 Digest, pp 488-491 [32] Keng-Hsien Huang, Shao-Yi Chien (2012) Universal embedded compression engine for LCD TV system-on-a-chip with Band-Expansion Progressive Wavelet Coding 151 Circuits and Systems (ISCAS), 2012 IEEE International Symposium on, pp 1923 – 1926, ISSN: 0271-4302, DOI: 10.1109/ISCAS.2012.6271649 [33] Lian, X et al (2015) Lossless Frame Memory Compression Using Pixel-Grain Prediction and Dynamic Order Entropy Coding Circuits and Systems for Video Technology, IEEE Transactions on, DOI: 10.1109/TCSVT.2015.2469572 [34] M Becker (2008) LCD response time evaluation in the presence of backlight modulations SID Symp Tech Dig Papers, 2008, vol 39, no 1, pp 24–27 [35] Mauro Barni (2006) Document and Image Compression Taylor & Francis [36] Mary Bellis Liquid Crystal Display (LCD) - Invention and History – Inventors Link: http://inventors.about.com/od/lstartinventions/a/LCD.htm [37] N Fisekovic, T Nauta, H Cornelissen, and J Bruinink (2001) Improved motionpicture quality of AM-LCDs using scanning backlight in Proc Int Display Worshops, 2001, pp 1637–1640 [38] N Mishima and G Itoh (2004) Novel frame interpolation method for holdtype displays Proc Int Conf Image Process., 2004, vol 3, pp 1473–1476 [39] R H M Wubben, G J Hekstra (2004) LCD overdrive frame memory reduction using scalable DCT-based compression SID Symposium Digest of Technical Papers, vol 35, no.1, pp 1348-1351 [40] S Hong, B Berkeley, and S S Kim (2005) Motion image enhancement of LCDs Proc IEEE Int Conf Image Process, pp 11–20 [41] S.-J Kang, K.-R Cho, and Y H Kim (2007) Motion compensated frame rate upconversion using extended bilateral motion estimation IEEE Trans Consum Electron., vol 53, no 4, pp 1759–1767, Nov 2007 [42] S Mallat (1989) A Theory for Multiresolution Signal Decomposition: The Wavelet Representation IEEE Trans on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol 11, No 7, pp 674-693 [43] Silveira, D et al (2014) Memory bandwidth reduction for H.264 and HEVC encoders using lossless reference frame coding Circuits and Systems (ISCAS), 2014 IEEE International Symposium on [44] Silveira, D et al (2015) A real-time architecture for reference frame compression for high definition video coders Circuits and Systems (ISCAS), 2015 IEEE International Symposium on, pp 842 – 845, DOI: 10.1109/ISCAS.2015.7168765 [45] Stanley H Chan, Truong Q Nguyen (2011) LCD Motion Blur: Modeling, Analysis, and Algorithm IEEE Transactions on Image Processing, Vol 20, No 8, Aug 2011 [46] T Acharya, P.S Tsai (2005) JPEG2000 Standard for Image Compression John Wiley & Sons [47] Thuy-Ha thi Tran, Chon-Tam Le Dinh (2011) Frame Rate Converter With PixelBased Motion Vectors Selection and Halo Reduction Using Preliminary Interpolation IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, Vol 5, No 2, April 2011 [48] Vladimir Lachine, Chon-Tam Le Dinh, Dinh Kha Le, Jeffrey Wong (2014) Fixed tile rate codec for bandwidth saving in video processors Proc SPIE 9030, Mobile Devices and Multimedia: Enabling Technologies, Algorithms, and Applications 2014 152 [49] Y L Lee and T Nguyen (2009) Fast one-pass motion compensated frame interpolation in high-definition video processing in Proc IEEE Int Conf Image Process., Nov 2009, pp 369–372 [50] Z Wang, A C Bovik, H R Sheikh, E P Simoncelli (2004) Image quality assessment: From error visibility to structural similarity IEEE Transactions on Image Processing, vol 13, no 4, pp 600-612 [51] http://trace.eas.asu.edu/yuv/index.html [52] ftp://vqeg.its.bldrdoc.gov/MM/cif/ [53] http://www.samsung.com/vn/article/led-lcd-or-plasma [54] http://www.tftcentral.co.uk/advanced.htm 153 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi, Chon-Tam Le Dinh (2011) Contentbased Bit Exchange Techniques for Frame Delay Memory Application Proceeding of the 6th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, pp 107-112, Beijing, China, ISBN: 978-1-4244-8756-7, DOI: 10.1109/ICIEA.2011.5975559 Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi, Chon-Tam Le Dinh (2011) Advanced Content-Adaptive Image Coding for Frame Memory Reduction in LCD Overdrive Proceeding of the Conference on ICT Celebrating the 55th Anniversary of Hanoi University of Science and Technology – colocated with the Short Paper Track of SoICT October 2011, pp 12-16, ISBN: 978-604-911-032-0 Nguyễn Hữu Tài, Nguyễn Thị Hoàng Lan (2012) Nghiên cứu cải tiến chất lượng nén ảnh LCD Tạp chí Tin học Điều khiển học, trang 215-233, T.28, S.3, ISSN 1813-9663 Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi (2012) Avanced High-Adaptive Image Coding for Frame Memory Reduction in LCD overdrive Proceeding of the 2012 IEEE-RIVF International Conference on Computing and Communication Technologies - Research, Innavation and Vision for the Future, HCM City, Vietnam, pp 260-265, IEEE Catalog Number: CFP1256A-PRT, ISBN: 978-46730308-8 Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi and Ban Ha Bang (2013) Robust Adaptive Image Coding for Frame Memory Reduction in LCD Overdrive Proceeding of Data Compression Conference - DCC 2013, pp 497, Snowbird, Utah, USA, ISSN 1068-0314/13 © 2013 IEEE DOI 10.1109/DCC Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi, Chon-Tam Le Dinh (2013) DWT-Based Multi-Adaptive Image Coding for Frame Memory Reduction in LCD Overdrive Proceeding of the 10th IEEE RIVF International Conference on Computing and Communication Technologies – Research, Innavation and Vision for the Future, pp 270-275, Hanoi, Vietnam, IEEE Catalog Number CFP1356A-PRT, ISBN: 978-1 4799-1350-3 Tai Nguyen Huu, Hoang-Lan Nguyen Thi, Chon-Tam Le Dinh (2015) Rangebased Bit Distribution Technique for Frame Delay Memory Application Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Trường Đại học Kỹ thuật, trang 58-63, No 107C, ISSN 2354-1083 154 PHỤ LỤC 1: THỬ GIẢI PHÉP NÉN WLT-MAIC TRÊN MỘT SỐ VIDEO CLIP CỦA QUALCOMM CANADA Được giới thiệu Giáo sư Lê Đình Chơn Tâm, giải pháp nén WLT-MAIC, với số cải tiến định, Qualcomm Canada xem xét đánh giá thực nghiệm thêm số chất liệu video graphic đặc biệt Phần cuối phụ lục phần kết luận Qualcomm Canada cho giải pháp WLT-MAIC đề xuất hướng áp dụng cho WLT-MAIC Giải pháp WLT-MAIC trình bày cách sơ lược với Qualcomm Canada Vì Qualcomm Canada hồn tồn khơng biết chi tiết cụ thể thuật tốn WLT-MAIC Sau chi tiết vòng đánh giá thực nghiệm với Qualcomm Canada:  Vòng một: Trải qua đánh giá thực nghiệm chuỗi video Qualcomm chứa nhiều đặc tính khắc khe nhằm làm bộc lộ rõ nét yếu điểm giải pháp nén mà Qualcomm muốn xem xét đánh giá trước nghiên cứu triển khai, hình ảnh số khung hình ba chuỗi khung hình trên: Stt Tên chuỗi khung hình Composite Một số khung hình chuỗi ảnh hiển thị với tỷ lệ 50% (ảnh số 1) 155 (ảnh số 20) Img01 ảnh hiển thị với tỷ lệ 20% (ảnh số 1) (ảnh số 20) Img07 ảnh hiển thị với tỷ lệ 25% 156 (ảnh số 1) (ảnh số 20)  Vòng hai: Trải qua đánh giá thực nghiệm chuỗi video Image00 Qualcomm với tổng hợp ảnh tự nhiên ảnh đồ họa với độ chi tiết độ tương phản cao Nhiều vùng ảnh thiết kế cho có chuyển tiếp nhỏ màu sắc độ sáng nhằm làm bật sai số dù nhỏ qua sát mắt thường, nhằm cho phép dễ dàng đánh giá loại bỏ nhanh chóng giải pháp nén khơng thật đạt hiệu cao Chất lượng ảnh giả tạo màu sắc đường nét lộ rõ ảnh khơi phục Stt Tên chuỗi khung hình Một số khung hình chuỗi 157 Img00 ảnh hiển thị với tỷ lệ 50% (ảnh số 1) (ảnh số 2) 158 (ảnh số 3) (ảnh số 120) Kết chất lượng ảnh nén đạt thể qua bảng sau: 159 Compression Factor CR from 24 bits/pixel Bit per compressed pixel (bpp) Average PSNR Result for Img00 CR = 38.53 dB CR = 42.41 dB CR = 12 48.09 dB Phần e-mail kết luận Vladimir Lachine (Senior Staff Engineer at Qualcomm) gửi cho Chon-Tam Le Dinh (Engineer, Principal/Mgr, Qualcomm Canada Inc), Phuc-Tue Le Dinh (Member of Technical Staff, Staff, Qualcomm Canada Inc), Louie Lee (Director, Engineering, Qualcomm Canada Inc), Nguyễn Hữu Tài Trong khẳng định phương pháp nén (WLT-MAIC) có khả đạt tỷ số nén 4:1 với chất lượng nén phương diện trực quan khơng mát thơng tin Kèm theo đề xuất xem xét để nén giảm băng thông áp dụng cho kỹ thuật FRC (Frame Rate Converter) mà qualcomm nghiên cứu triển khai Cũng cần phải nhấn mạnh rằng, giải pháp nén WLT-MAIC mà đề xuất giải pháp nén chấp nhận mát thông tin, song kết luận Vladimir Lachine mặt thị giác nhận thấy mát ảnh khơi phục nén với tỷ số nén 4:1 Điều động lực khích lệ cho chúng tơi có nghiên cứu phát triển, để mở rộng phạm vi ứng dụng cho kết mà luận án đạt 160 161 162 PHỤ LỤC 2: THỐNG KÊ XÁC XUẤT CỦA “ZERO MEAN SIGNAL” TRONG MƠ HÌNH AAIC Dưới số kết thực nghiệm nhằm kiểm định giả thiết đưa luận án rằng: tín hiệu dạng “zero mean signal” có phân phối xác suất xấp xỉ hàm phân phối Gauss The probability density function of the normal distribution (Gaussian) 0.06 0.4 The probability density function of "zero mean signal" in AAIC 0.35 0.05 0.3 0.04 P(x) P(x) 0.25 0.2 0.03 0.15 0.02 0.1 0.01 0.05 -4 -3 -2 -1 -4 -3 -2 -1 x x (a) Đồ thị hàm phân phối xác suất (b) Đồ thị thống kê xác suất tín Gauss, với Mean = Standard Deviation hiệu dạng “zero mean” mơ hình =1 AAIC Thống kê thực 100 khung hình chuỗi CIF ITU_SRC_Football 0.045 The probability density function of "zero mean signal" in AAIC 0.06 The probability density function of "zero mean signal" in AAIC 0.04 0.05 0.035 0.04 0.025 P(x) P(x) 0.03 0.02 0.015 0.03 0.02 0.01 0.01 0.005 -4 -3 -2 -1 x -4 -3 -2 -1 x (c) Đồ thị thống kê xác suất tín (d) Đồ thị thống kê xác suất tín hiệu dạng “zero mean” mơ hình hiệu dạng “zero mean” mơ hình AAIC Thống kê thực 100 AAIC Thống kê thực 100 khung hình chuỗi CIF Coastguard khung hình chuỗi CIF Waterfall Hình So sánh đồ thị hàm phân phối xác suất Gauss với đồ thị thống kê xác suất “zero mean signal” AAIC số liệu thực nghiệm Hình (a) đồ thị phân phối xác suất Gauss với tham số mean = standard deviation = Các hình (a) & (b) & (c) đồ thị phân phối xác suất “zero mean signal” AAIC thống kê chuỗi khung hình 163 ITU_SRC_Football, Coastguard, Waterfall với định dạng CIF Có thể thấy tín hiệu dạng “zero mean” mơ hình AAIC có phân phối xác xuất gần giống (hay xấp xỉ) theo mơ hình phân phối Gauss lập luận lý thuyết đưa 164 ... quát số phương pháp mã hóa ảnh thực cho hình 39 2.6 Tổng quan giải pháp nén ảnh cho hình tinh thể lỏng 43 2.6.1 Khái quát giải pháp nén ảnh cho hệ thống overdrive 43 i 2.6.2 Một số hướng... sử phát triển hình tinh thể lỏng vấn đề chất lượng hiển thị hình ảnh động 2.1.1 Lịch sử phát triển hình tinh thể lỏng Ngày nay, giai đoạn phát triển bùng nổ thiết bị kỹ thuật số hình tinh thể lỏng. .. Hình 2.8 thể phạm vi áp dụng tốn nén ảnh khung hình cho hình tinh thể lỏng khâu tái tạo hiển thị Hình 2.8 Phạm vi áp dụng tốn nén ảnh khung hình cho hình tinh thể lỏng độ phân giải cao Ở có số