Zaawansowane kodowanie entropijne w hybrydowej kompresji wizji

Opis

Technika kompresji hybrydowej realizuje szereg różnych narzędzi kodowania danych, a jednym z nich jest kodowanie entropijne. Jako kodowanie całkowicie bezstratne redukuje ono nadmiarowość statystyczną danych, które wytwarza koder obrazu, przyczyniając się tym samym do istotnego zwiększenia efektywności kompresji obrazu. Kodowaniu entropijnemu danych obrazu poświęcona
jest ta monografia.

Spis treści

Lista symboli i skrótów / 7
Streszczenie / 11
Rozdział 1
Przedmiot monografii / 13
1.1. Wprowadzenie / 13
1.2. Szczegółowe założenia badań oraz cele / 14
1.3. Metodologia badań / 17
1.4. Struktura monografii / 18

Rozdział 2
Hybrydowa kompresja obrazu / 20
2.1. Wprowadzenie / 20
2.2. Wstęp do hybrydowej kompresji obrazu / 22
2.3. Narzędzia kompresji hybrydowej / 24
2.3.1. Predykcja wewnątrzobrazowa treści obrazu / 25
2.3.2. Predykcja międzyobrazowa treści obrazu / 28
2.3.3. Kodowanie transformatowe resztkowego sygnału predykcji / 32
2.3.4. Elementy składni w koderze hybrydowym / 34
2.3.5. Kodowanie entropijne danych / 38
2.3.6. Paradygmat kodowania blokowego / 39
2.3.7. Podział kodowanej sekwencji na obrazy danego typu / 41
2.4. Struktura kodera hybrydowego / 43
2.5. Podsumowanie / 44

Rozdział 3
Zaawansowana kompresja entropijna – część 1 / 45
3.1. Wprowadzenie / 45
3.2. Entropijne kodowanie danych / 45
3.2.1. Technika CABAC / 46
3.2.1.1. Binaryzacja danych / 46
3.2.1.2. Modelowanie kontekstu / 48
3.2.1.2.1. Wprowadzenie / 48
3.2.1.2.2. Podstrumienie symboli binarnych / 48
3.2.1.2.3. Estymacja prawdopodobieństw symboli / 49
3.2.1.3. Binarne kodowanie arytmetyczne / 51
3.2.2. Istotne cechy mechanizmów przyjętych w technice CABAC / 53
3.2.3. Estymacja prawdopodobieństw symboli w technice CABAC – przegląd propozycji ulepszeń / 55
3.2.3.1. Bardziej złożony wzorzec kontekstu dla techniki CABAC / 56
3.2.3.1.1. Wprowadzenie / 56
3.2.3.1.2. Algorytm GRASP / 57
3.2.3.1.3. Wydajna kompresja próbek DCT / 58
3.2.3.2. Dokładniejsze metody obliczania prawdopodobieństw / 60
3.3. Podsumowanie / 63

Rozdział 4
Zaawansowana kompresja entropijna – część 2 / 64
4.1. Wprowadzenie / 64
4.2. Ulepszona technika CABAC z algorytmem CTW – metoda CTW-CABAC / 65
4.2.1. Algorytm CTW / 65
4.2.2. Ogólna struktura nowego kodera entropijnego (CTW-CABAC) / 70
4.2.3. Aspekty implementacyjne nowego kodera entropijnego / 72
4.2.3.1. Implementacja metody CTW / 73
4.2.3.2. Włączenie metody CTW do struktury techniki CABAC w koderze wizyjnym / 75
4.2.4. Efektywność ulepszonej techniki CABAC z algorytmem CTW / 76
4.2.4.1. Metodologia eksperymentów / 76
4.2.4.2. Wyniki eksperymentów / 78
4.2.4.2.1. Efektywność kompresji danych w testowanych koderach / 78
4.2.4.2.2. Porównanie rezultatów otrzymanych dla technik kompresji AVC i HEVC / 81
4.2.5. Ulepszona technika CABAC z algorytmem CTW – rozszerzona wersja metody / 88
4.3. Ulepszona technika CABAC z prawdopodobieństwami warunkowymi i algorytmem optymalizacji Cauchy’ego – metoda Cauchy-CABAC / 91
4.3.1. Wprowadzenie / 91
4.3.2. Główna idea autorskiego sposobu ulepszenia techniki CABAC / 92
4.3.3. Szczegóły realizacji autorskiego ulepszenia / 94
4.3.3.1. Estymacja prawdopodobieństw symboli / 94
4.3.3.2. Sposób wyznaczenia współczynników wagowych / 94
4.3.3.3. Implementacja metody w technice CABAC / 98
4.3.3.4. Szczegóły ustawień opracowanej metody / 99
4.3.4. Efektywność ulepszonej techniki CABAC z algorytmem optymalizacji Cauchy’ego / 100
4.3.4.1. Metodologia eksperymentów / 100
4.3.4.2. Rezultaty badań / 102
4.3.4.2.1. Wyniki efektywności metody Cauchy-CABAC / 102
4.3.4.2.2. Porównanie efektywności dwóch autorskich metod: Cauchy-CABAC i CTW-CABAC / 111
4.4. Najnowsza wersja techniki CABAC – autorska analiza możliwości dalszych ulepszeń / 121
4.4.1. Wprowadzenie / 121
4.4.2. Autorskie propozycje ulepszeń kodowania entropijnego / 122
4.4.3. Ocena efektywności nowej techniki CABAC z autorskimi rozszerzeniami / 124
4.4.3.1. Metodologia eksperymentów / 124
4.4.3.1.1. Główne założenia badań / 124
4.4.3.1.2. Szczegóły implementacji oprogramowania / 125
4.4.3.1.3. Przygotowanie danych eksperymentalnych / 126
4.4.3.2. Wyniki autorskich badań / 126
4.4.3.2.1. Rozszerzenia dwuparametrowej estymacji prawdopodobieństw symboli / 126
4.4.3.2.2. Trzy- oraz czteroparametrowa estymacja prawdopodobieństw symboli / 130
4.5. Podsumowanie / 133

Rozdział 5
Złożoność zaawansowanych technik kompresji entropijnej / 136
5.1. Wprowadzenie / 136
5.2. Implementacja oprogramowania techniki CABAC / 137
5.3. Złożoność obliczeniowa techniki CABAC / 139
5.4. Oprogramowanie ulepszonej techniki CABAC oraz jej obliczeniowa złożoność / 144
5.5. Podsumowanie / 146

Rozdział 6
Podsumowanie i wnioski końcowe / 148
6.1. Podsumowanie / 148
6.2. Najważniejsze konkluzje / 150
6.3. Zakończenie / 154
Bibliografia / 157
Spis tabel / 167
Spis rysunków / 171