Nové transformace pro formát JPEG

Abstract

Diskrétní kosinová transformace je často používána v mnoha algoritmech při zpracování signálu. Tato transformace je také jádrem standardu JPEG, který je dosud nejpoužívanější formát pro ztrátovou kompresi obrazových dat. Od doby standardizace JPEGu byla publikována spousta dalších transformací, které se chovají obdobně jako diskrétní kosinová transformace. Cílem této práce je analyzovat využití těchto transformací v kompresním řetězci JPEGu. Každá transformace je zkoumána na základě její aplikace na datové sadě různých druhů obrázků a následného porovnání vůči ostatním transformacím za použití metriky PSNR a SSIM. Z měření vyplývá, že varianta DCT s přesahem bloku, lokální diskrétní kosinová transformace, má lepší výsledky při nižším datovém toku než diskrétní kosinová transformace. Při vyšším datovém toku má vlnková transformace Cohen-Daubechies-Feauveau 9/7 přibližně shodné výsledky s DCT.

The discrete cosine transform (DCT) can be found in the heart of many image compression algorithms. Specifically, the JPEG format uses a lossy form of compression based on that transform. Since the standardization of the JPEG, many other transforms become practical in lossy data compression. This article aims to analyze the use of these transforms as the DCT replacement in the JPEG compression chain. Each transform is examined for different image datasets and subsequently compared to other transforms using the peak signal-to-noise ratio (PSNR) and SSIM. Our experiments show that an overlapping variation of the DCT, the local cosine transform (LCT), overcame the original block-wise transform at low bitrates. At high bitrates, the discrete wavelet transform employing the Cohen-Daubechies-Feauveau 9/7 wavelet offers about the same compression performance as the DCT.