Improvement of Flexible Zerotree Coder by Efficient Transmission of Wavelet Coefficients

웨이블렛 계수의 효율적인 전송에 따른 가변제로트리코더의 성능개선

EZW proposed by Shapiro is based on a zerotree constructed in a way that a parent coefficient in a subband is related to four child coefficients in the next finer subband of similar orientation. This fixed treeing based on 1-to-4 parent-child is suitable to exploti hierachical correlations among subbands but not to exploit spatial correlations within a subband. A new treeing by Joo, et al. is suggested to simulatneously exploit those two correlatins by extending parent-child relationship in a flexible way. The flexible treeing leads to increasing the number of symbols and lowering entorpy comparing to the fixed treeing, and therefore a better compression can be resulted. In this paper, we suggest two techniques to suppress the increasing of symbols. First, a probing bit is generated to avoid redundant scan for insignivicant coefficients. Second, since all subbands do not always require the same kind of symbol-set, produced symbols are re-symbolized into binary codes according to a pre-defined procedure. Owing to those techniques, all symbols are generated as binary codes. The binary symbols can be entropy-coded by an adaptive arithmetic coding. Moerover, the binary symbol stream can give comparatively good performances without help of additional entropy coding. Our proposed coding scheme is suggested in two modes: binary coding mode and arithmetic coding mode. We evaluate the effectivenessof our modifications by comparing with the original EZW.

Shaprio가 발표한 EZW에서는 한 대역의 부(父)계수가 유사방향의 인접 고주파대역에 4개의 자(子)계수들과 부자관계를 구성하는 고정트리를 기반으로 한다. 이러한 고정트리는 대역간의 계층적 상관관계를 고찰하는데는 적합할 수 있으나, 4개의 계수가 하나의 $2{\times}2$의 블록단위로 처리되기 때문에 대역내 인접계수들간에 존재하는 공간적 상관관계를 고찰하기에는 부적합하다. 이러한 대역간의 계층적 상관관계와 대역내의 공간적 상관관계의 동시에 고찰하기 위하여 가변트리가 제안되었다. 그러나 가변트리는 웨이블렛 계수들을 표현하는데 있어, 고정트리에 비해 많은 심볼들을 필요로 한다. 반면 심볼당 정보량(entropy)이 낮아지는 결과를 가져오기 때문에 고정트리에 비해 압축성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 가변트리로 인한 심볼 수의 증가를 억제하는 두 가지 기법ㅂ을 제안한다. 첫째, 무효계수에 대한 불필요한 스캔을 억제하기 위하여 각각의 유효 부계수에 대하여 유효 자계수의 소유여부를 미리 알려주는 1비트의 탐사비트(probing bit)를 발생시킨다. 둘째, 대역에 따라 필요로 하는 심볼 알파벳이 다르다는데 근거하여 대역별 특성을 고려한 심볼세트를 새로이 정의한다. 이러한 두 가지의 기법에 의하여 발생하는 심볼의 수는 상당히 줄어들게 되고, 출력된 심볼들은 추가 엔트로피코딩을 하지 않고 그대로 전송되더라도 비교적 좋은 압축결과를 가져올 수 있다. 가변트리와 심볼수의 억제기법에 의하여 변형된 EZW 부호화 방식은 적응산술부호화기를 포함한 모드와 포함하지 않은 모드의 두 가지 형태에서 제안된다. 본 논문에서 제안하는 부호화방식은 가변트리와 심볼발생억제 방식을 EZW에 적용시켜 성능향상을 꾀하며, 적용되어진 EZW와의 성능비교를 통하여 이러한 제안방식의 유효성을 점검해 본다.