Hierarchical Image Segmentation Based on HVS Characteristic for Region-Based Very Low Bit Rate Coding

영역기반 초저속 부호화를 위한 인간 시각 체계에 기반한 계층적 영상 분할

In this paper, a new hierarchical image segmentation algorithm based on human visual system(HVS) characteristic is proposed which can efficiently reduce and control transmission information quantity without the degradation of the subjective and objective image quality. It consists of image segmentation based on mathematical morphology and region merging considering HVS characteristic for the pairs of two adjacent regions at each level of the hierarchy. Image segmentation is composed of 3-level hierarchical structure. In the region merging structure of each level, we extract the pairs of two adjacent regions which human vision can't discriminate, and then merge them. The proposed region merging method extracts pairs of two neighbor regions to be merged and performs region merging according to merging priority based on HVS characteristics. The merging priority for each adjacent pair is determined by the proposed merging priority function(MPF). First of all, the highest priority pair is merged. The information control factor is used to regulate the transmission information at each level. The proposed segmentation algorithm can efficiently improve bottleneck problem caused by excessive contour information at region-based very low bit rate coding. And it shows that it is more flexible structure than that of conventional method. In experimental results, though PSNR and the subjective image quality by the proposed algorithm is similar to that of conventional method, the contour information quantity to be transmitted is reduced considerably. Therefore it is an efficient image segmentation algorithm for region-based very low bit rate coding.

본 논문에서는 인간 시각 체계에 기반하여 주관적 화질의 열화없이 전송 정보량을 효과적으로 줄일 수 있고, 또한 전송 정보량을 조절할 수 있는 영역기반 초적속 부호화에 적합한 새로운 계층적 영상 분할 알고리즘을 제한한다. 제안한 알고리즘은 각 단계에서 수리 형태학에 기반한 영상 분할과 인간 시각 체계를 고려한 영역 볍합 고조로 이루어져 있다. 영상분할은 3단계의 계층적 구조로 이루어져 있으며, 영역 병합은 각 단계에서 인간 시각 체계에 기반하여 인간 시각이 구분할 수 없는 두 인접 영역의 쌍들을 추출한 후 영역 병합을 수행한다. 이때 인간 시각 체계에 기반하여 병합할 영역을 추출하고 제안한 병합을 우선 순위 함수에 의한 병합 우선 순위에 따른 영역 볍합ㅇ르 차례로 수행하여 영역의 수를 효과적으로 줄임으로써 영역기반 초저속 부호화시 과다한 윤곽선 정보로 인한 병목현상을 개선할 수 있다. 그리고 각 단계에서의 영역 병합시 정보량 조절 요소 값에 따라 전송 정보량을 조절할 수 있어 기존의 방법보다 유연한 분할 구조를 나타낸다. 실험을 통하여 제안한 방법은 기존의 방법보다 PSNR 및 주관적 화질은 유사하나, 전송할 윤곽선 정보는 상당히 줄일 수 있어 영역기반 초적속 부호화를 위한 효율적 영상 분할 알고리즘임을 알 수 있다.