Video Compression using Characteristics of Wavelet Coefficients

This paper proposes a video compression algorithm using characteristics of wavelet coefficients. The proposed algorithm can provide lowed bit rate and faster running time while guaranteeing the reconstructed image qualify by the human virtual system. In this approach, each video sequence is decomposed into a pyramid structure of subimages with various resolution to use multiresolution capability of discrete wavelet transform. Then similarities between two neighboring frames are obtained from a low-frequency subband which Includes an important information of an image and motion informations are extracted from the similarity criteria. Four legion selection filters are designed according to the similarity criteria and compression processes are carried out by encoding the coefficients In preservation legions and replacement regions of high-frequency subbands. Region selection filters classify the high-frequency subbands Into preservation regions and replacement regions based on the similarity criteria and the coefficients In replacement regions are replaced by that of a reference frame or reduced to zero according to block-based similarities between a reference frame and successive frames. Encoding is carried out by quantizing and arithmetic encoding the wavelet coefficients in preservation regions and replacement regions separately. A reference frame is updated at the bottom point If the curve of similarity rates looks like concave pattern. Simulation results show that the proposed algorithm provides high compression ratio with proper Image quality. It also outperforms the previous Milton's algorithm in an Image quality, compression ratio and running time, leading to compression ratio less than 0.2bpp. PSNR of 32 dB and running tome of 10ms for a standard video image of size 352${\times}$240 pixels.

웨이브렛 계수의 특성을 이용한 비디오 영상 압축

본 논문에서는 비디오 시퀸스의 공간적인 유사성을 이용한 웨이브렛 기반의 압축과 복원 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 인간의 시각 체계를 이용함으로써 영상의 화질을 보증하는 반면에 낮은 비트율과 더 빠른 실행 시간을 제공한다. 먼저, 각 비디오 시퀸스는 이산 웨이브렛 변환의 다해상도 분석에 의해 다양한 해상도를 갖는 부영상의 계층적 구조로 분해된다. 이 분해대역에서 영상의 가장 중요한 정보를 포함하는 저주파 부대역으로부터 두 개의 이웃한 프레임간의 유사성을 얻으며 그런 유사성의 결과로 움직임 정보를 추출하였다. 4개의 영역 설정 필터는 유사성의 결과에 따라 설계되어 졌고 압축은 고주파 부대역의 보존영역과 대치영역의 계수를 부호화함으로써 수행된다. 영역 설정 필터는 유사성의 결과를 기본으로 한 보존영역과 대치영역의 고주파 부대역으로 분류하고 대치영역의 계수들은 기준 프레임과 연속적인 프레임들 사이의 블록 기반 유사성에 따라 기준프레임의 계수로 대치되어지거나 0으로 제거된다. 부호화는 보존영역과 대치영역으로 분리하여 웨이브렛 계수들을 양자화하고 산술부호화함으로써 수행된다. 또한 제안한 알고리즘은 만약 프레임간의 유사성 결과를 곡선으로 그렸을 때 움직임이 없어졌다가 다시 나타나는 순간의 오목한 패턴 즉, 유사성 곡선의 최하점에서 기준 프레임 설정을 새롭게 갱신하게 된다. 시뮬레이션 결과. 제안한 알고리즘은 적절한 화질을 유지하면서 높은 압축률을 제공하는 것을 보였다 또한 시각적인 영상의 화질, 압축률, 실행시간에서 기존의 Milton의 알고리즘에 비해 보다 효율적인 결과를 보였으며 352${\times}$240 크기의 표준적인 비디오 영상의 결과, 전체적으로 0.2bpp 이하의 압축률. 32dB의 PSNR, 그리고 약 10ms의 실행시간을 보였다.