Nghiên cứu và thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến advanced image conding trong truyền thông

NGUYN TH HOA giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học công nghệ thông tin ngành : công nghƯ th«ng tin NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM GIẢI THUẬT NÉN ẢNH TIÊN TIẾN (ADVANCED IMAGE CODING) TRONG TRUYỀN THÔNG NGUYỄN THỊ HOA 2007 - 2009 Hµ Néi 2009 Hµ Nội 2009 giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa häc NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM GIẢI THUẬT NÉN ẢNH TIÊN TIẾN (ADVANCED IMAGE CODING) TRONG TRUYỀN THƠNG ngµnh : c«ng nghƯ th«ng tin NGUYỄN THỊ HOA Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN THỊ HỒNG LAN Hµ Néi 2009 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT LUẬN VĂN ABSTRACT BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10 DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NÉN ẢNH TRONG TRUYỀN THÔNG 14 1.1 Khái quát phương pháp nén ảnh 14 1.1.1 Phân loại ảnh số 14 1.1.1.1 Phân loại ảnh theo liệu 14 1.1.1.2 Phân loại ảnh theo tông màu 14 1.1.2 Nhu cầu nén ảnh truyền thông 15 1.1.3 Các phương pháp nén ảnh 16 1.1.4 Các bước xử lý hệ thống nén ảnh truyền thông 16 1.1.4.1 Các bước xử lý q trình nén ảnh truyền thơng 17 1.1.4.2 Các bước xử lý q trình giải nén truyền thơng 18 1.2 Một số độ đo chất lượng nén ảnh 19 1.2.1 Tỷ số nén tốc độ bit 19 1.2.2 Độ phức tạp thời gian thực 20 1.2.3 Các độ đo tổn hao 20 1.3 Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG 22 1.3.1 Giới thiệu chung chuẩn nén ảnh JPEG 22 1.3.2 Các kiểu nén ảnh theo chuẩn JPEG 23 1.3.3 Kỹ thuật nén ảnh JPEG sở (Baseline JPEG) 26 1.3.3.1 Chuyển đổi không gian màu 26 1.3.3.2 Sắp xếp liệu ảnh gốc 27 1.3.3.3 Thuật toán nén ảnh JPEG sở 28 1.3.3.4 Ví dụ minh họa thuật tốn nén ảnh JPEG sở 33 1.3.4 Nén chất lượng ảnh JPEG 37 1.4 Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG2000 38 1.4.1 Giới thiệu chung chuẩn nén ảnh JPEG2000 38 1.4.2 Các phần chuẩn JPEG2000 (JPEG2000 part) 40 1.4.3 Tìm hiểu kỹ thuật nén theo chuẩn JPEG2000 Phần 41 1.4.3.1 Biến đổi wavelet 42 1.4.3.2 Lượng tử hoá 45 1.4.3.3 Mã hóa Entropy 45 1.4.4 Nén chất lượng ảnh JPEG2000 46 1.5 Phương pháp nén ảnh theo chuẩn H.264 47 1.5.1 Giới thiệu chung chuẩn nén ảnh H.264 47 Trang 2/125 1.5.2 Tìm hiểu thuật tốn nén ảnh theo chuẩn H.264 48 1.5.2.1 Quá trình nén theo chuẩn H.264 48 1.5.2.2 Quá trình giải nén theo chuẩn H.264 50 1.5.3 Nén chất lượng nén theo chuẩn H.264 50 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NÉN ẢNH TIẾN TIẾN (ADVANCED IMAGE CODING) 51 2.1 Giới thiệu phương pháp nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) 51 2.1.1 Khái niệm 51 2.1.2 Đặc điểm phương pháp nén ảnh tiên tiến 52 2.2 Nghiên cứu thuật toán nén ảnh theo phương pháp tiên tiến 52 2.2.1 Giới thiệu thuật toán nghiên cứu 52 2.2.1.1 Đặc điểm thuật toán AIC 52 2.2.1.2 Sơ đồ khối thuật toán AIC 53 2.2.2 AIC – Chuyển đổi màu (Color conversion) 54 2.2.3 AIC – Dự đoán khối (Block Prediction) 56 2.2.3.1 Các kiểu dự đoán khối (Prediction mode) 57 2.2.3.2 Các khối phần dư (Residual Blocks) 60 2.2.4 AIC – Biến đổi Cosine rời rạc lượng hóa 61 2.2.4.1 DCT chiều (1-Dimensional DCT) 61 2.2.4.2 DCT 2-Chiều (2-Dimensional DCT) 64 2.2.4.3 Lượng hóa (Quantisation) 65 2.2.5 AIC – Mã hóa số học nhị phân thích nghi ngữ cảnh 65 2.2.5.1 cabAC – mã hóa số học (Arithmetic Coding) 65 2.2.5.2 caBac – nhị phân (Binary) 69 2.2.5.3 CAbac – Thích nghi ngữ cảnh (Context Adaptive) 70 2.3 Nén chất lượng ảnh AIC 71 CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM, CÀI ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ THUẬT TOÁN NÉN ẢNH TIÊN TIẾN 73 3.1 Tìm hiểu cơng cụ thử nghiệm 73 3.1.1 Môi trường cơng cụ phát triển chương trình 73 3.1.1.1 Ngôn ngữ lập trình Delphi 73 3.1.1.2 Mơi trường lập trình tích hợp Borland Delphi Enterprise 74 3.1.2 Đặc tả chức gốc chương trình “AIC.exe” 74 3.1.3 Tìm hiểu kiến trúc cài đặt chương trình 77 3.1.4 Tìm hiểu cài đặt chi tiêt dự đoán khối 82 3.2 Thử nghiệm phân tích kết thực thuật toán 88 3.2.1 Tiêu chí đánh giá thuật toán thử nghiệm 88 3.2.2 Kịch thử nghiệm 94 3.2.2.1 Kịch 94 3.2.2.2 Kịch 95 3.2.2.3 Kịch 96 3.2.2.4 Kịch 98 3.2.2.5 Kịch 98 Trang 3/125 3.2.3 Tiến hành cài đặt chương trình để thực theo kịch thử nghiệm 99 3.2.3.1 Yêu cầu cài đặt để thử nghiệm chương trình theo kịch 99 3.2.3.2 Cài đặt chương trình theo yêu cầu thử nghiệm 100 3.2.4 Tiến hành thử nghiệm theo kịch 103 3.2.4.1 Các file ảnh gốc dùng để thử nghiệm 103 3.2.4.2 Thử nghiệm theo kịch 105 3.2.4.3 Thử nghiệm theo kịch 107 3.2.4.4 Thử nghiệm theo kịch 110 3.2.4.5 Thử nghiệm theo kịch 112 3.2.4.6 Thử nghiệm theo kịch 116 3.2.5 Tổng hợp kết phân tích, đánh giá 120 KẾT LUẬN 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 Trang 4/125 LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) truyền thơng” hồn theo theo nội dung kế hoạch đề với giúp đỡ, góp ý động viên nhiều cá nhân, đoàn thể Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan, giảng viên khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn, bảo, động viên khích lệ em tận tình q trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn Những kiến thức mà cô bổ sung, định hướng mà cô dẫn lời động viên, khích lệ cô thời gian làm luận văn giúp em đạt thành ngày hôm Em xin chân thành cảm ơn cô! Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, dạy giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ học tập Cuối cùng, xin cảm ơn người bạn, người đồng nghiệp thân thiết thường xuyên động viên, khích lệ tạo điều kiện cho thời gian làm luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng hoàn thành luận văn, nhiên, thời gian kiến thức có hạn thân tác giả nên chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy bạn đọc góp ý để tác giả tiếp tục hoàn thiện phát triển luận văn có điều kiện Tác giả Nguyễn Thị Hoa Trang 5/125 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận văn kết trình nghiên cứu tìm hiểu thân tơi, bảo giáo viên hướng dẫn PSG.TS Nguyễn Thị Hồng Lan, mơn Mạng truyền thơng, khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các kết nêu luận văn trung thực, khơng chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2009 Tác giả Nguyễn Thị Hoa Trang 6/125 LỜI NÓI ĐẦU Đúng tên gọi luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) truyền thơng”, mục đích luận văn tìm hiểu, nghiên cứu thuật tốn nén ảnh tiên tiến thuật toán nén ảnh phát triển, chưa trở thành chuẩn nén ảnh sử dụng rộng rãi, có nhiều ưu điểm phù hợp với lĩnh vực truyền thông Ngày nay, đời chuẩn nén ảnh tiếng JPEG, JPEG2000, H.264 phần đáp ứng nhu cầu lưu trữ, trao đổi ảnh truyền thông ngày lớn mạnh Tuy nhiên, thân phương pháp nén ảnh theo chuẩn số hạn chế, chưa hoàn toàn phù hợp với nén ảnh truyền thơng Chẳng hạn JPEG có ưu điểm thuật toán đơn giản, dễ cài đặt, lại hạn chế khả nén thấp, chất lượng ảnh chưa tốt JPEG2000 chuẩn nén đời, khắc phục hạn chế JPEG thân lại có hạn chế lớn thuật tốn q phức tạp khơng ổn định Do đó, lĩnh vực nén ảnh tiếp tục phát triển để đưa phương pháp nén ảnh phù hợp cho truyền thông Đây nguyên nhân đời phương pháp nén ảnh tiên tiến AIC (Advanced Image Coding) mà luận văn tìm hiểu sở thực tiễn luận văn Nội dung luận văn trình bày theo chương sau: Chương – Tổng quan nén ảnh truyền thơng: trình bày kiến thức tảng ảnh nén ảnh truyền thông, trình bày kỹ phương pháp nén ảnh theo ba chuẩn nén ảnh tiếng JPEG, JPEG2000 H.264 Chương – Phương pháp nén ảnh tiên tiến: trình bày nội dung lý thuyết phương pháp nén ảnh tiên tiến sâu tìm hiểu thuật toán nén ảnh tiên tiến AIC Chương – Thử nghiệm cài đặt đánh giá thuật tốn nén ảnh tiên tiến: trình bày kết tìm hiểu cơng cụ thử nghiệm, xây dựng, cài đặt kịch Trang 7/125 thử nghiệm, đánh giá thuật tốn nén ảnh AIC so sánh với thuật toán nén ảnh JPEG, JPEG2000 Tác giả Nguyễn Thị Hoa Trang 8/125 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) truyền thông” xuất phát từ yêu cầu tìm hiểu, đánh giá phương pháp nén ảnh mới, có khả ứng dụng cao truyền thơng Do đó, luận văn trình bày số lý thuyết nén ảnh số chuẩn nén ảnh dùng phổ biến JPEG, JPEG2000 H.264 để cung cấp nhìn tổng quan nén ảnh phương pháp nén ảnh truyền thông Phần nội dung luận văn sâu tìm hiểu kỹ lý thuyết phương pháp nén ảnh tiên tiến thuật toán nén ảnh theo phương pháp Luận văn so sánh, phân tích, đánh giá hiệu nén phương pháp nén ảnh tiên tiến dựa kết thử nghiệm nén ảnh theo kịch mà luận văn xây dựng Công cụ để tiến hành thử nghiệm luận văn chương trình tác giả luận văn phát triển thêm từ phần mềm mã nguồn mở “AIC”, phần mềm cài đặt thuật toán nén ảnh tiên tiến tải từ trang web http://www.bilsen.com/aic/ Trang 111/125 Hình 3-43: Đồ thị Total Time - PSNR ba thuật tốn cho ảnh house.bmp 512x512, 64x64, 32x32 Hình 3-44: Đồ thị Total Time - PSNR ba thuật toán cho ảnh lena.pgm 512x512 Hình 3-45: Đồ thị Total Time - PSNR ba thuật toán cho ảnh simple.bmp 512x512, 64x64, 32x32 c) Phân tích, đánh giá kết thử nghiệm Từ kết thử nghiệm trên, ta thấy rõ thời gian thực thuật toán thuật toán xếp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ JPEG2000, AIC, JPEG Trong tất trường hợp JPEG2000 có thời gian thực lớn nhiều so với AIC JPEG, lên đến hàng chục lần kích thước ảnh lớn Đối với ảnh có kích thước lớn thuật tốn AIC có thời gian thực lớn nhiều so với JPEG nhiều so với JPEG2000 Trang 112/125 3.2.4.5 Thử nghiệm theo kịch a) Các bước tiến hành thử nghiệm Bước 1: Chạy chương trình “AIC.exe” Bước 2: Mở file ảnh gốc ảnh lena.bmp với độ phân giải 512x512, 64x64 Bước 3: Chọn chức “Save as” điều chỉnh Quality để tốc độ bit giá trị 0.5bpp, 1.4 bpp, 4.1 bpp, 9.8 bpp Bước 4: Lưu ảnh quan sát kết để so sánh b) Kết thử nghiệm Kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bít 0.5 bpp: Hình 3-46: Ảnh khơi phục thuật tốn ảnh lena.bmp 512x512, tốc độ bit 0.5 bpp Trang 113/125 AIC JPEG JPEG2000 Quality 28 30 BPP 0.50 0.50 0.48 Size (bytes) 16 358 16 353 15 608 PSNR (db) 31.79 30.91 32.10 Total Time (ms) 264 77 608 Bảng 3-3: Các độ đo ba thuật toán với ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bit 0.5 bpp Kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bít 9.8 bpp: Hình 3-47: Ảnh khơi thuật tốn ảnh lena.bmp 512x512, tốc độ bit 9.8 bpp Trang 114/125 AIC JPEG2000 JPEG Quality 97 41 - BPP 9.85 9.84 - Size (bytes) 322 789 322 387 - PSNR (db) 45.86 46.97 - Total Time (ms) Bảng 3-4: Các độ đo ba thuật toán với ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bit 9.8 bpp Kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bít 1.4 bpp: Hình 3-48: Ảnh khơi phục thuật toán ảnh lena.bmp 64x64, tốc độ bit 1.4 bpp AIC JPEG JPEG2000 Quality 22 19 BPP 1.43 1.43 1.40 Size (bytes) 730 731 717 PSNR (db) 27.27 24.61 23.61 Total Time (ms) 15 155 Trang 115/125 Bảng 3-5: Các độ đo ba thuật toán với ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bit 1.4 bpp Kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bít 4.1 bpp: Hình 3-49: Ảnh khơi phục thuật toán ảnh lena.bmp 64x64, tốc độ bit 4.1 bpp AIC JPEG JPEG2000 Quality 67 88 17 BPP 4.07 4.11 4.07 Size (bytes) 2085 2104 2085 PSNR (db) 34.64 31.15 33.34 Total Time (ms) 0 157 Bảng 3-6: Các độ đo ba thuật toán với ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bit 4.1 bpp c) Phân tích, đánh giá kết thử nghiệm Đối với kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bít 0.5 bpp: JPEG2000 có chất lượng ảnh khách quan tốt (PSNR = 32.10 db), sau AIC (PSNR = 31.79 db) cuối JPEG (PSNR = 30.91 db) Về chất lượng chủ quan, ta thấy, ảnh JPEG2000 có chất lượng tổng thể tốt nhất, trơn nhiễu Tuy nhiên, chi tiết ảnh ảnh AIC giữ chi tiết gần với ảnh gốc tốt cịn ảnh JPEG2000 có xu hướng làm trơn mờ chi tiết (chẳng hạn chi tiết sợi tóc) Ảnh JPEG có chất lượng cả, nhiều chi tiết ảnh Đối với kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 512x512 tốc độ bít 9.8 bpp: Với tốc độ bit lên đến 9.8 bpp chất lượng ảnh AIC ảnh JPEG2000 Trang 116/125 tốt, gần với ảnh gốc có chênh lệch chất lượng hai thuật tốn JPEG khơng hỗ trợ đến tốc độ bit 9.8 bpp Đối với kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bít 1.4 bpp: Rõ ràng, ảnh AIC có chất lượng khách quan tốt nhất, sau đến ảnh JPEG cuối ảnh JPEG2000 lại có chất lượng tệ Thời gian thực JPEG2000 lớn so với AIC (155 ms so với 15ms) cịn JPEG thời gian thực khơng đáng kể Cịn chất lượng chủ quan theo quan sát mắt người ảnh AIC có chất lượng tốt cả, giữ nhiều chi tiết ảnh gốc nhất, ảnh JPEG có chất lượng thấp hơn, bị nhịe chi tiết ảnh ảnh JPEG2000 có chất lượng tệ nhất, nhòe mờ Kết cho thấy, thuật toán AIC thực nén cho chất lượng tốt với ảnh nhỏ độ nén cao, cịn JPEG2000 hồn tồn khơng phù hợp trường hợp Đối với kết thử nghiệm ảnh lena.bmp 64x64 tốc độ bít 4.1 bpp: Ta thấy, chất lượng chủ quan theo quan sát mắt người chất lượng ảnh đồng gần với ảnh gốc Điều cho thấy, đạt đến tốc độ nén định chênh lệch chất lượng ảnh ba thuật tốn khó nhận biết chủ quan Độ đo chất lượng khách quan PSNR thuật toán đồng đều, AIC nhỉnh chút đến JPEG2000 JPEG 3.2.4.6 Thử nghiệm theo kịch a) Các bước tiến hành thử nghiệm Bước 1: Chạy chương trình “AIC.exe” Bước 2: Mở file ảnh gốc ảnh house.bmp, simple.bmp, lena.pmg độ phân giải 512x512 Bước 3: Chọn chức “Save as” điều chỉnh Quality để tốc độ bit 0.25 bpp Bước 4: Lưu ảnh quan sát kết b) Kết thử nghiệm Trang 117/125 Hình 3-50: Ảnh khơi phục thuật toán ảnh house.bmp 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp AIC JPEG JPEG2000 Quality BPP 0.25 0.23 0.24 Size (bytes) 060 555 813 PSNR (db) 25.03 23.95 26.23 Total Time (ms) 249 77 609 Bảng 3-7: Các độ đo ba thuật toán với ảnh house.bmp 512x512 tốc độ bit 0.25 bpp Trang 118/125 Kết thử nghiệm ảnh simple.bmp 512x512 tốc độ bít 0.25 bpp: Hình 3-51: Ảnh khơi phục thuật toán ảnh simple.bmp 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp AIC JPEG JPEG2000 Quality 69 75 BPP 0.25 0.25 0.24 Size (bytes) 8282 8039 855 PSNR (db) 49.10 36.13 45.20 Total Time (ms) 233 62 468 Bảng 3-8: Các độ đo ba thuật toán với ảnh simple.bmp 512x512 tốc độ bit 0.25 bpp Trang 119/125 Kết thử nghiệm ảnh lena.pmg 512x512 tốc độ bít 0.25 bpp: Hình 3-52: Ảnh khơi phục thuật toán ảnh lena.pgm 512x512, tốc độ bit 0.25 bpp AIC JPEG JPEG2000 Quality 20 73 BPP 0.25 0.24 0.24 Size (bytes) 8189 7966 835 PSNR (db) 28.18 26.67 28.27 Total Time (ms) 171 46 249 Bảng 3-9: Các độ đo ba thuật toán với ảnh lena.pgm 512x512 tốc độ bit 0.25 bpp c) Phân tích, đánh giá kết thử nghiệm Đối với kết thử nghiệm ảnh house.bmp 512x512 tốc độ bít 0.25 bpp: Chất lượng khách quan ảnh JPEG2000, AIC , JPEG theo thứ tự 26.23, 25.03, 23.95 Rõ ràng JPEG2000 có chất lượng tốt đền AIC JPEG Còn chất lượng chủ quan ảnh AIC có chất lượng tốt nhất, chi tiết rõ nét nhất, Trang 120/125 có thấy nhiễu vng chút, cịn ảnh JPEG có chất lượng tệ nhất, nhiều nhiễu ô vuông, làm hỏng chi tiết (chẳng hạn chi tiết không rõ nữa), JPEG2000 JPEG lại bị nhịe chi tiết ảnh (xe tơ bị nhịe nhiều) Đối với kết thử nghiệm ảnh simple.bmp 512x512 tốc độ bít 0.25 bpp: Chất lượng khách quan ảnh AIC, JPEG2000, JPEG theo thứ tự 49.10, 45.20, 36.13 Rõ ràng AIC có chất lượng tốt đền JPEG2000, JPEG thấp hẳn Còn chất lượng chủ quan ảnh AIC JPEG2000 có chất lượng tốt, không phân biệt với ảnh gốc, JPEG có xuất nhiều đường viền hình chữ nhật Đối với kết thử nghiệm ảnh lena.pgm 512x512 tốc độ bít 0.25 bpp: Chất lượng khách quan ảnh JPEG2000, AIC, JPEG theo thứ tự 28.27, 28.18, 26.67 không chênh lệch nhiều, dù JPEG2000 AIC có nhỉnh JPEG chút Cịn chất lượng chủ quan ảnh AIC có trội mặt thể chi tiết (chẳng hạn chi tiết lông mũ), JPEG2000 bị nhịe, JPEG có chút nhiễu vng 3.2.5 Tổng hợp kết phân tích, đánh giá Với kết thực nghiệm phân tích thực ba thuật tốn nén ảnh có tổn hao JPEG, JPEG2000 AIC, ta rút đặc điểm mối tương quan chất lượng độ nén thuật toán loại ảnh khác sau: • Thuật tốn AIC hỗ trợ dải tốc độ bit rộng nhất, JPEG2000 hỗ trợ dải tốc độ bit hẹp hơn, JPEG hỗ trợ dải tốc độ bit hẹp Đặc biệt, AIC hỗ trợ tốc độ bit với giá trị từ nhỏ (0.01 bpp), điều thể khả nén cao Đối với loại ảnh, dải tốc độ bít dịch chuyển tăng dần sang bên phải rộng độ phân giải ảnh giảm dần Dải tốc độ bit AIC vượt trội hẳn so với JPEG JPEG2000 ảnh màu nhỏ Với đặc điểm dải tốc độ bit hỗ trợ rộng, đặc biệt ảnh nhỏ AIC phù hợp cho ứng dụng truyền thông, cần độ nén cao, hỗ trợ dải tốc độ bit rộng thường gồm ảnh nhỏ Trang 121/125 • Thuật tốn AIC có lợi loại ảnh nhỏ thực tốc độ bit nhỏ bpp, JPEG2000 So với JPEG AIC thực tốt tốc độ bit vào khoảng bpp Điều đặc biệt có ích truyền thơng hiển thị trang web, cần ảnh nhỏ có độ nén tốt để truyền nhanh, không bị hạn chế vấn đề băng thông đường truyền Người ta thống kê được, tốc độ bit điển hình AIC từ đến bpp ảnh màu từ đến bpp ảnh xám • Thuật tốn JPEG có lợi đơn giản thời gian thực nhanh, đặc biệt tốc độ bit lớn hẳn thuật tốn cho chất lượng ảnh tốt có chênh lệch chất lượng JPEG có thời gian thực lớn nhất, AIC có thời gian thực lớn JPEG nhỏ JPEG2000 nhiều • JPEG2000 thuật tốn cho chất lượng ảnh tốt hầu hết trường hợp, lại thuật tốn có độ phức tạp lớn (gấp hàng chục lần so với JPEG), điều hồn tồn khơng phù hợp với ảnh truyền thông không chấp nhận ứng dụng thời gian thực, yêu cầu thời gian trễ trình nén giải nén phải nhỏ • Đối với ảnh xám thuật tốn thực tương đối đồng đều, có khác biệt trội chất lượng ảnh Khoảng cách chất lượng ảnh thuật toán tăng lên rõ nét ảnh có độ phân giải nhỏ • JPEG AIC có xu hướng gây nhiễu ô vuông tốc độ bit nhỏ, JPEG2000 tượng nhịe hình Điều JPEG AIC sử dụng thuật toán biến đổi cosin rời rạc cịn JPEG2000 sử dụng thuật tốn biến đổi wavelet rời rạc • AIC có khả giữ chi tiết ảnh tốt nhất, cịn JPEG2000 hay gây nhịe hình, bớt chi tiết ảnh, dù JPEG2000 có chất lượng ảnh khách quan tốt AIC ảnh lớn JPEG2000 cho chất lượng ảnh chủ quan tệ nhất, hay bị nhiễu ô vuông, chi tiết ảnh Trang 122/125 Từ đặc điểm tổng hợp, ta thấy thuật toán AIC phù hợp với ứng dụng hiển thị, lưu trữ, truyền tải ảnh truyền thông chất lượng tương đối tốt đặc biệt tốt với loại ảnh hay dùng truyền thông (ảnh nhỏ) có độ phực tạp thuật tốn vừa phải, thời gian thực thuật tốn khơng q lớn JPEG2000, mà lại cho chất lượng ảnh tốt JPEG Trang 123/125 KẾT LUẬN Trong q trình hồn thành luận văn “Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) truyền thông”, em thu nhận nhiều kiến thức nén ảnh Cụ thể, kiến thức mà em thu nhận đồ án bao gồm:  Hiểu vai trị quan trọng nén ảnh truyền thơng kiến thức tổng quan ảnh nén ảnh truyền thơng  Biết tiêu chí để đánh giá chất lượng, hiệu thuật toán nén ảnh Đó độ đo tỉ số nén, độ đo tổn hao phương pháp nén ảnh có tổn hao độ đo phức tạp thuật tốn  Hiểu rõ vai trị, chức khối xử lý phương pháp nén ảnh để từ có kiến thức tảng để tìm hiểu phương pháp nén ảnh sau  Hiểu cấu trúc phương pháp nén ảnh theo chuẩn nén ảnh tiếng JPEG, JPEG2000, H.264  Hiểu kỹ lý thuyết thuật toán nén ảnh tiên tiến, phương pháp nén ảnh mới, giai đoạn phát triển có triển vọng ứng dụng truyền thơng có đặc lợi độ phức tạp thuật tốn khơng lớn, chất lượng ảnh tốt, dải độ nén rộng đặc biệt có hiệu cao miền tốc độ bit nhỏ với ảnh kích thước nhỏ, phù hợp với ảnh truyền thông  Biết sử dụng thêm ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng hữu dụng Borland Delphi  Hiểu mã nguồn kiến trúc phần mềm “AIC.exe”, phần mềm cài đặt thuật tốn nén ảnh tiên tiến, để từ phát triển sử dụng chương trình để tiến hành thử nghiệm, so sánh thuật toán AIC với thuật toán theo chuẩn JPEG JPEG2000 Từ kết đạt trên, luận văn tiếp tục phát triển theo hướng sau: Trang 124/125 • Tìm hiểu thêm thuật toán nén ảnh JPEG-XR, JPEG-LS để so sánh với AIC • Cài đặt thêm chương trình AIC.exe để so sánh thuật toán AIC với thuật toán khác JPEG-XR, JPEG-LS Trang 125/125 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Gregory K Wallace (1991), The JPEG Still Picture Compression Standard, Published in IEEE Transactions on Consumer Electornics [2] Radhika Veerla (2008), Implementation of AIC based on I-frame only coding in H.264 and comparison with other still frame image coding standards such as JPEG, JPEG 2000, JPEG-LS, JPEG-XR [3] AIC website: http://www.bilsen.com/aic/ [4] Charilaos Christopoulos, Athanassios Skodras, Touradj Ebrahimi (2000), The JPEG2000 still image coding system: an overview, Published in IEEE Transactions on Consumer Electornics [5] Giacomo Camperi, Vittorio Picco (2008), H.264/AVC intra coding and JPEG2000 comparison [6] A.N Skodras, C.A Christopoulos and T.Ebrahimi, JPEG2000: The Upcoming Still image Compression Standard [7] Ida Mengyi Pu (2006), Fundamental Data Compression [8] Tinku Acharya, Ping-Sing Tsai (2005), JPEG2000 Standard for Image Compression” [9] Marco Cantu (2003), “Mastering Delphi 7” [10] Purdure University (2007), Digital Image Processing Laboratory: Anchromatic Baseline JPEG encoding Lab [11] Iain Rechardson (2007), White paper: An overview of H.264 Advanced Video Coding ... luận văn ? ?Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh tiên tiến (Advanced Image Coding) truyền thơng”, mục đích luận văn tìm hiểu, nghiên cứu thuật tốn nén ảnh tiên tiến thuật toán nén ảnh phát triển,... phương pháp nén ảnh tiên tiến sâu tìm hiểu thuật toán nén ảnh tiên tiến AIC Chương – Thử nghiệm cài đặt đánh giá thuật toán nén ảnh tiên tiến: trình bày kết tìm hiểu công cụ thử nghiệm, xây dựng,... 7/125 thử nghiệm, đánh giá thuật toán nén ảnh AIC so sánh với thuật tốn nén ảnh JPEG, JPEG2000 Tác giả Nguyễn Thị Hoa Trang 8/125 TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn ? ?Nghiên cứu thử nghiệm giải thuật nén ảnh