CHƯƠNG 4 HIỆN THỰC CÁC KỸ THUẬT NÉN ẢNH
4.2. HIỆN THỰC KỸ THUẬT NÉN KHÔNG BẢO TOÀN
4.2.4. Kết quả nén không bảo toàn
Với các thuật toán nén không bảo toàn, thời gian thực hiện việc phân tích wavelet thường lớn và chúng tăng tỷ lệ với kích thước của ảnh. Ở hiện thực này, các ảnh viễn thám sẽ được xử lý để giảm kích thước ảnh nhằm giảm áp lực về thời gian phân tích cũng nhƣ các tài nguyên phần cứng. Từ ảnh gốc là file LE72020382003138.tif, quá trình tiền xử lý sẽ phân ảnh ra thành các mảng có kích thước 256x256 và từ các file ảnh được cắt này quá trình phân tích được thực hiện.
Phân loại theo vùng 3D với thuật toán Set
Partitioning Sorting Algorithm + Spatial Orientation Trees Phân tích wavelet
2D với hàm db8 mức 4 Ảnh đầu vào
Ảnh mã hóa
LIP
LIS LSP
Làm mịn Cập nhật bước
lƣợng tử N = N-1
(Tại bước đầu tiên, N = N0, trong đó N0 tương ứng với
kích thước ảnh)
N > 0
N = 0
Hình 31. Sơ đồ khối của giải thuật SPIHT
Tính trị riêng, vector riêng Tính ma trận
hiệp phương sai
Ảnh đầu vào Ảnh thành
phần chính Trích rút thông tin
các thành phần chính từ ma trận vector riêng và trị riêng
Hình 32. Sơ đồ khối của phương pháp phân tích thành phần chính
Trang 54
Tính trị riêng, vector riêng
Tính ma trận hiệp phương sai Ảnh đầu vào
Ảnh thành phần chính
Trích rút thông tin các thành phần chính
từ ma trận vector riêng và trị riêng Phân tích wavelet
2D với hàm db8 mức 1
Ma trận các hệ số wavelet
Hình 33. Sơ đồ khối của giải thuật WaveletPCA
Sơ đồ khối của các giải thuật SPIHT, PCA, WaveletPCA đƣợc trình bày trong Hình 37, 38 và 39. Mục tiêu trong nghiên cứu này tập trung vào việc thực hiện các phép nén 3 chiều với việc tận dụng khả năng tương quan thông tin của các kênh ảnh đa phổ và siêu phổ, do đó giải thuật đƣợc chọn và thử nghiệm ở đây đƣợc cải tiến với ý tưởng dồn thông tin từ nhiều kênh ảnh vào số kênh ảnh ít hơn. Người nghiên cứu thực hiện việc dồn thông tin từ 6 kênh phổ lần lƣợt vào 5, 4, 3, 2, 1 kênh với các tỷ lệ nén tương ứng từ 1 đến 6. Kết quả của các giải thuật nén được thống kê với 2 tiêu chí MSE và PSNR đƣợc trình bày trong Bảng 9.
Bảng 9. Các giá trị MSE và PSNR ở các tỉ lệ nén của ba giải thuật SPIHT, PCA và WaveletPCA
Giá trị MSE Tỉ số PSNR (dB)
Bit rate Tỷ lệ nén
SPIHT PCA Wavelet PCA 0.167 6.0 7.0974 19.8774 20.2132 0.333 3.0 4.1674 2.9510 3.0911 0.5 2.0 3.3935 1.4598 1.5124 0.667 1.5 3.1297 0.4441 0.4566 0.833 1.2 2.895 0.1386 0.14
Bit rate Tỷ lệ nén
SPIHT PCA Wavelet PCA 0.167 6.0 39.62 35.1472 35.0745 0.333 3.0 41.93 43.4311 43.2297 0.5 2.0 42.82 46.4879 46.3341 0.667 1.5 43.18 51.6561 51.5358 0.833 1.2 43.51 56.7136 56.6697
Trang 55
1 1 2.7884 0 0 1 1 43.68 329.6148 318.8085
Hình 34. Biểu đồ thể hiện chỉ số MSE của các giải thuật nén không bảo toàn
Hình 35. Biểu đồ thể hiện tỉ số PSNR của các giải thuật nén không bảo toàn
0 5 10 15 20 25
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
MSE
Tốc độ (bpp)
Biểu đồ thể hiện chỉ số MSE của các giải thuận nén không bảo toàn
SPIHT3D PCA
WaveletPCA
35 40 45 50 55 60
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
PSNR (dB)
Tốc độ (bpp)
Biểu đồ thể hiện tỉ số PSNR của các giải thuận nén không bảo toàn
SPIHT3D PCA
WaveletPCA
Trang 56 Từ kết quả nén đối với ảnh Landsat, ta có những nhận xét nhƣ sau:
Khi tất cả các ảnh được nén vào số dữ liệu bit tương đương một kênh, giải thuật SPIHT cho sai số trung bình bình phương thấp hơn hai phương pháp PCA và WaveletPCA và tỉ số PSNR của SPIHT là cao nhất. Điều đó cho thấy ở tỉ lệ nén cao nhất này, SPIHT cho kết quả nén tốt nhất.
Khi số kênh ảnh đƣợc giữ lại nhiều hơn, các giải thuật PCA, WaveletPCA cho kết quả tốt hơn SPIHT, trong đó, giải thuật PCA cho tỉ số PSNR cao nhất.
Trong phần lớn các trường hợp, giải thuật PCA và WaveletPCA cho kết quả tương tự nhau.
Trường hợp tốc độ bit bằng 1, PCA và WaveletPCA gần như bảo toàn, giá trị MSE xấp xỉ bằng không, tỉ số PSNR rất lớn (320 dB).
Nhƣ vậy, so với các giải thuật nén bảo toàn, các giải thuật nén không bảo toàn với sự kết hợp của wavelet cho các tỷ lệ nén ảnh tốt hơn. Đi kèm với việc giảm thông tin lưu trữ, tỷ lệ sai khác thông tin (MSE) ở mức nén nhỏ hơn 6 lần so với ảnh viễn thám gốc dao động từ 7 đến hơn 20% tùy thuộc vào loại giải thuật nén trong đó SPIHT cho chất lƣợng ảnh nén rất tốt với điều kiện bit rate thấp.
Trang 57