KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권4호
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pp.1457-1470
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2015
In wireless multimedia sensor networks (WMSN), the latency of transmission is an increasingly problem. With the improvement of resolution, the time cost in image and video compression is more and more, which seriously affects the real-time of WMSN. In JPEG system, the core of the system is DCT, but DCT-JPEG is not the best choice. Block-based DCT transform coding has serious blocking artifacts when the image is highly compressed at low bit rates. APBT is used in this paper to solve that problem, but APBT does not have a fast algorithm. In this paper, we analyze the structure in JPEG and propose a parallel framework to speed up the algorithm of JPEG on GPU. And we use all phase biorthogonal transform (APBT) to replace the discrete cosine transform (DCT) for the better performance of reconstructed image. Therefore, parallel APBT-JPEG is proposed to solve the real-time of WMSN and the blocking artifacts in DCT-JPEG in this paper. We use the CUDA toolkit based on GPU which is released by NVIDIA to design the parallel algorithm of APBT-JPEG. Experimental results show that the maximum speedup ratio of parallel algorithm of APBT-JPEG can reach more than 100 times with a very low version GPU, compared with conventional serial APBT-JPEG. And the reconstructed image using the proposed algorithm has better performance than the DCT-JPEG in terms of objective quality and subjective effect. The proposed parallel algorithm based on GPU of APBT also can be used in image compression, video compression, the edge detection and some other fields of image processing.
본 논문은 DC 영상을 이용하여 기하학적 변환에 강인하며 고속처리가 가능한 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 JPEG 및 MPEG 영상압축 기술에 널리 사용되는 $8{\times}8$ 블록 DCT를 기반으로 하며, DC 성분만으로 구성된 DC 영상에 DWT 수행 후 웨이블릿 계수에 워터마크를 삽입한다. DC 성분을 이용한 워터마크 삽입으로 야기될 수 있는 화질 열화를 극복하기 위하여 DWT의 서브밴드 마다 워터마크 삽입 강도와 삽입량을 차별화한다. 제안하는 알고리즘은 $8{\times}8$ 블록 DCT 영역의 부분적인 복호화(즉, DC 영상)를 수행함으로써 실시간 워터마크 삽입 및 추출을 위한 고속처리가 가능하다. 실험결과로부터 제안한 워터마킹 방법이 기존의 DC 성분을 이용한 알고리즘과 비교하여 82%의 계산시간을 단축하였으며 다양한 기하학적 공격과 JPEG 압축 등의 기타 공격에 강인한 것을 확인하였다.
To study interactions between $C_{4}$-dicarboxylic acid transport protein D and E$\sigma$$^{54}$ in the dctA promoter regulatory region, we used the challenge phage system. An ant'-`lac fusion was recombined onto the challenge phage, and this ant'-`lac fusion along with Pant and the R. meliloti dctA promoter regulatory region were cloned onto a plasmid. The plasmid bearing the ant'-`lac fusion was used as a reporter plasmid in a coupled transcription-translation system. Addition of purified $\sigma$$^{54}$ to the coupled system specifically repressed transcription of the plasmid-borne ant'-`lac fusion. When DCTD was added along with $\sigma$$^{54}$ to the coupled system, transcription of the ant'-`lac fusion was even further repressed, suggesting that DCTD may stabilize closed complexes between E$\sigma$$^{54}$ and the dctA promoter.
A new FDCT algorithm was developed. It needed only half numbers of the discrete output signals and made use of the prime factor FFT algorithm. The FDST algorithm of the second kind of DST was developed by use of the FDCT algorithm.
고속으로 압축변환을 하기 위해 DCT(Discrete Cosine Transform) 영역에서 영상의 해상도를 줄이는 MPEG-2 복호기를 제안한다. 제안하는 복호기는 움직임 보상을 하기 전에 DCT 영역에서 영상의 해상도를 줄이며 해상도가 줄어든 영상에 대해서 DCT 영역에서 움직임 보상을 수행한다. 본래 해상도의 영상 (N${\times}$CN)에서는 1/2화소 정밀도의 움직임 보상을 해야 하지만 해상도가 반으로 줄어든 영상(N/2${\times}$N/2)에 대해서는 1/4화소 정밀도의 움직임 보상을 수행해야 한다. 하지만 해상도가 줄어든 영상에 대해 1/4화소 정밀도의 움직임 보상을 수행하면 영상이 흐릿해지는 현상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 해상도를 줄인 영상에 대해 계산시간 뿐만 아니라 DCT 영역에서의 움직임 보상 시에 발생 할 수 있는 흐려짐도 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 실험 결과는 제안한 방법이 높은 해상도의 영상을 낮은 해상도의 영상으로 효율적으로 복호할 수 있는 알고리즘이라는 것을 보여준다.
본 논문은 DCT, DWT와 역전파 신경망을 이용하여 MIT-BIH 부정맥 데이터베이스의 심전도 신호로부터 정상파와 부정맥 분류를 제안하였다. 역전파 신경망에 사용할 특징입력을 추출하기 위해 첫 번째 단계에서는 DCT 변환을 이용하여 15개의 계수를 선택하였다. 두 번째 단계에서는 DWT 변환 후 각 detail 계수들의 최대값, 최소값, 평균, 분산, 표준편차를 추출하였다. 역전파 신경망은 55개의 특징입력을 이용하여 정상파와 부정맥 파형을 분류하였고, 98.8%의 분류 성능을 나타냈다.
본 논문에서는 DCT 변환 공간상의 배경휘도와 주파수를 고려한 2차원의 개선된 광-적응 효과(luminance adaptation: LA) JND 모델을 제안한다. 기존의 LA JND 모델은 배경 휘도가 중간점인 회색에 가까울수록 JND가 낮고, 배경 휘도가 어두워지거나 밝아질수록 JND 값이 증가하는 U자형의 1차원 함수형태를 보였다. 그러나 기존 LA JND 모델은 주파수에 따른 영향이 반영되지 않았기 때문에 DCT와 같은 주파수 공간상 JND 모델로는 부정확 한 단점이 있다. 본 논문에서는 주파수와 배경휘도에 따른 2차원 LA JND 모델을 제안한다. 주파수에 따른 LA JND 값을 실제 실험을 통해 획득하였다. 실험 방법은 9가지 크기의 배경 휘도가 다르고 공간적 복잡도가 없는 균일한 영상을 대상으로 $8{\times}8$ 실수형 DCT를 수행한 다음, 15가지 경우의 주파수 크기가 다른 계수들에 대해 사람이 인지 할 때 까지 노이즈를 증가시켜서 JND 값을 찾는 방식을 사용하였다. 실험 결과 4 cpd(cycle per degree) 보다 작은 주파수 대역 에서는 기존의 LA JND 모델과 유사한 결과를 얻었지만 4 cpd보다 큰 주파수 대역에서는 오히려 배경휘도가 작은 값을 가질수록 JND가 감소하는 형태를 보였다. 수행한 실험 결과를 반영하여 주파수가 반영된 2차원 LA JND 모델을 제안한다.
H.264/AVC 부호기에서 각 모드 결정에 사용되는 방법인 율-왜곡 최적화(RDO(Rate-distortion optimization))는 부호기의 높은 성능 향상을 보이지만 많은 계산량을 요구하는 문제점을 가진다. 이러한 계산량을 줄이기 위해 원본 영상의 각 블록에 DCT(Discrete Cosine Transform) 계수 분포를 통해 각 블록의 방향성을 예측하여 부호기의 RDO 수행에 참여하는 후보 모드 수를 줄이는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 H.264/AVC에 부호화 방법에 비해 적은 PSNR 손실 및 비트의 증가에도 불구하고 평균 68.40%의 부호기 속도 향상을 가진다.
디지털 캠코더에서 이용하는 영상 압축 방식인 DV 부호화방식은 DCT와 가변장 부호화 방식을 이용한다. DV 방식은 하드웨어 복잡도가 낮은 반면 압축된 비트 율이 약 26Mbps로 높은 편이다. 따라서 스튜디오에서 낮은 복잡도로 영상을 부호화 한 후 VOD 시스템에서 이용하기 위하여 MPEG-2로 변환부호화 할 필요가 있다. 이때의 두 압축방식이 DCT를 이용하므로, DCT영역에서 변환부호화 하면 중간과정을 줄일 수 있어서 계산상의 복잡도를 줄일 수 있다. 본 논문에서는 DV방식에서 MPEG-2의 인트라로 변환부호화시, DV방식의 4:1:1 색차포맷을 MPEG-2의 4:2:2 색차 포맷으로 변환할 때 변환영역에 있는 데이터에 미리 계산된 행렬을 곱하여 병렬처리가 가능하게 설계하였다. 또한 MPEG-2 율제어는 중요한 서브 블록의 분산을 완전히 DCT영역에서 계산하여 하드웨어 복잡도를 줄였다. 색차포맷변환부 하드웨어 구현을 위하여 VHDL로 코딩한 후 FPGA-EXPRESS(synopsys), ALTERA MAX-PLUS II를 사용하여 모의실험을 하였다. 각 모듈별로 기능을 검증한 후, FPGA EXPRESS(synopsys)를 사용하여 합성 및 검증을 하였다.
앵커 장면 검출은 내용기반 뉴스 비디오 색인과 검색 시스템에서 비디오 장면의 의미적 파싱과 색인을 추출하는데 중요한 역할을 한다. 이 논문은 스포츠 뉴스의 단위 구조화를 위해서 뉴스 동영상에 존재하는 앵커 구간을 구분해내는 효율적인 알고리즘을 제안한다. 앵커 장면을 검출하기 위해서, 우선 MPEG4 압축 비디오에서 DCT 계수치와 모션 방향성 정보를 이용하여 앵커 후보 장면을 결정한다. 그리고 검출된 후보앵커 장면으로부터 영상처리 방법을 활용하여 뉴스 비디오를 앵커 장면과 비앵커(스포츠) 장면으로 분류한다. 제안된 방법은 앵커 장면 검출 실험에서 평균적으로 98%의 정확도와 재현율을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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