• 방송과미디어
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• 제24권2호
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• pp.73-82
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• 2019

국제 표준화 기구 ISO/IEC JCT1/SC29/WG1 JPEG(Joint Photographic Experts Group)에서는 지난 30여년간 JPEG, JPEG 2000, JPEG XR, JPEG XT, JPEG XS 등 다양한 2D 이미지 압축 관련 표준을 제정해왔다. 지난 2014년 10월에는 JPEG Pleno라는 이름으로 2D 이미지가 아닌 3차원 영상 정보 압축을 위한 새로운 표준화 과제를 시작했다. JPEG Pleno에서 다루는 3차원 영상 정보는 라이트 필드, 포인트 클라우드, 홀로그램이다. 본 원고에서는 현재 JPEG Pleno 홀로그래피에서 다뤄지는 디지털 홀로그램 영상 압축에 대한 국제 표준화 현황을 소개하고, 향후 나아갈 방향을 전망해 본다.

• 전자통신동향분석
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• 제38권2호
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• pp.66-74
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• 2023

Holography is the most promising 3D imaging technology to faithfully record and reproduce light information. In addition, it is widely explored in metrology for applications such as microscopy and tomography because it can accurately measure 3D shapes. However, the data size of a digital hologram is very large, and the data characteristics are notably different from those of conventional 2D images. The Joint Photographic Experts Group (JPEG) is a group of experts from the International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission. This group develops and maintains standards for still image compression. In 2014, the JPEG released a new standard for 3D image compression called JPEG Pleno to represent light fields, point clouds, and holograms. Among them, JPEG Pleno Holography is the first international standard for hologram compression. We review recent advances in JPEG Pleno Holography standardization and discuss future directions of development.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송∙미디어공학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.139-140
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• 2022

최근에 정지 홀로그램에 대한 표준화 및 압축 방법에 대한 연구를 JPEG Pleno에서 진행 중에 있다. 또한, 기존 연구들에서 웨이블릿 변환의 효율이 좋은 대안이 될 수 있다는 것을 보여왔다. 웨이블릿 변환기반의 압축에서 EZW, EBCOT 그리고 SPIHT 등을 사용할 수 있다. 하지만 부대역 단위의 제로트리 기반의 알고리즘들은 고해상도의 영상에 대해서 고압축으로 코딩할 경우에 비트스트림 제어 시 악영향을 줄 수 있으며, EBCOT는 지나치게 복잡도가 높다. 이를 보완하기 위해 본 논문에서는 홀로그램의 압축을 위해 양자화된 웨이블릿 트리를 사용하여 압축하는 방법을 제안한다. 양자화 트리는 해당 홀로그램의 대표 계수 값을 양자화하여 획득한다. 양자화 트리를 사용하여 양자화한 후에 원본과의 차이 값을 SPIHT를 통해 압축하여 목표 BPP에 맞게 압축한다.

• 방송공학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.587-597
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• 2020

본 논문에서는 디지털 홀로그램을 처리하는 과정에서 필수적으로 발생하는 양자화 과정에 대해 분석하고 최적화된 양자화기를 제안한다. 홀로그램의 압축 표준을 제정하고 있는 JPEG Pleno에서 full complex 홀로그램은 32비트 혹은 64비트의 정밀도를 갖는 복소수로 정의되고, 값의 범위는 홀로그램의 생성 방법 및 객체의 형태에 따라서 매우 다양하다. 이와 같은 높은 정밀도와 넓은 범위를 갖는 데이터는 신호 처리 및 압축 등의 이유로 인해 보다 낮은 정밀도를 갖는 고정소수점 데이터 혹은 정수형 데이터로 변환된다. 또한 다양한 신호처리 과정을 거친 홀로그램 데이터를 SLM에 재생하기 위해서는 SLM의 화소가 표현할 수 있는 값의 정밀도로 근사화된다. 이러한 과정은 양자화를 통한 정규화 과정이라 할 수 있다. 본 논문에서는 높은 정밀도와 넓은 범위의 홀로그램 데이터를 양자화 기법을 이용하여 정규화시키는 방법에 대해 소개하고 최적화된 방법을 제시한다.

• ETRI Journal
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• 제41권1호
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• pp.93-108
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• 2019

Guaranteeing interoperability between devices and applications is the core role of standards organizations. Since its first JPEG standard in 1992, the Joint Photographic Experts Group (JPEG) has published several image coding standards that have been successful in a plethora of imaging markets. Recently, these markets have become subject to potentially disruptive innovations owing to the rise of new imaging modalities such as light fields, point clouds, and holography. These so-called plenoptic modalities hold the promise of facilitating a more efficient and complete representation of 3D scenes when compared to classic 2D modalities. However, due to the heterogeneity of plenoptic products that will hit the market, serious interoperability concerns have arisen. In this paper, we particularly focus on the holographic modality and outline how the JPEG committee has addressed these tremendous challenges. We discuss the main use cases and provide a preliminary list of requirements. In addition, based on the discussion of real-valued and complex data representations, we elaborate on potential coding technologies that range from approaches utilizing classical 2D coding technologies to holographic content-aware coding solutions. Finally, we address the problem of visual quality assessment of holographic data covering both visual quality metrics and subjective assessment methodologies.

• 전자통신동향분석
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• 제34권6호
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• pp.145-155
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• 2019

Holography is a technique that can acquire and reproduce 3D objects nearly perfectly by representing both the amplitude and phase of light. Recently, digital holography has received considerable attention because it is simpler than analog holography from acquisition to reproduction. The data size of the digital hologram increases tremendously as the quality of digital holograms depends on their pixel pitch and resolution. Hence, efficient compression is necessary to realize holographic imaging services. In this report, we introduce recent digital hologram compression techniques and JPEG Pleno holography, which is the first international standardization activity for digital hologram compression. Furthermore, we discuss the future of this field.

• 방송공학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.143-154
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• 2021

본 논문에서는 JPEG Pleno에서 제공하는 디지털 홀로그램 표준화 데이터를 압축하는 방법을 제시한다. 디지털 홀로그램의 수치 복원에서 시각화를 위한 랜덤 위상의 추가는 간섭현상으로 인한 스페클 노이즈와 더블어 홀로그램의 압축 효율을 떨어트린다. 홀로그램은 완전 복소의 부동소수점 형태의 데이터로 구성되며 초고해상도와 스페클 노이즈로 인해 홀로그램 특성에 맞춘 압축기술 개발이 필수적이다. 먼저, 다양한 웨이블릿 필터를 이용하여 홀로그램 데이터에 대한 주파수 특성 분석을 진행하여 필터 종류에 따른 에너지 집중도를 분석한다. 두 번째로 에너지 집중도를 이용한 부대역 선택 알고리즘에 대해 소개한다. 마지막으로 JPEG2000의 웨이블릿 필터인 Daubechies 9/7을 이용한 JPEG2000, SPIHT, H.264 결과와 제안하는 방법을 이용하여 압축 및 복원하고 압축률 대비 정량적 화질평가를 통해 그 효율을 분석한다.

• 방송공학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.164-181
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• 2019

본 논문에서는 홀로그램 데이터를 효과적으로 압축하기 위한 디지털 홀로그래픽 데이터 코덱 기술 분석 및 개발을 소개한다. 먼저, JPEG Pleno에서 제공하는 홀로그램 표준 데이터세트의 생성방법과 데이터의 특성을 소개한다. 이산 웨이블릿 변환과 이산 코사인 변환을 이용하여 홀로그램 생성방법에 따른 에너지 집중도를 분석한다. 균일 양자화와 비균일 양자화를 적용시켜 홀로그램 생성방법에 따른 양자화 효율을 분석한다. 변환과 양자화 실험을 통해 홀로그램 생성방법에 맞는 변환기법 양자화방법을 제시한다. 마지막으로, 표준 압축 코덱인 JPEG, JPEG2000, AVC/H.264, HEVC/H.265를 이용해 홀로그램을 압축하고 그 결과를 분석한다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송∙미디어공학회 2020년도 추계학술대회
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• pp.377-379
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• 2020

홀로그램은 SLM(공간 광변조기)의 픽셀 피치와 빛의 파장에 대한 의존성이 있는 데이터이며 디지털 홀로그램의 품질은 단위 픽셀 피치와 전체 해상도에 비례하게 된다. 또한 각 픽셀마다 복소값을 가지므로 디지털 홀로그램의 데이터량 또한 기하급수적으로 증가하여 그 크기가 매우 클 수밖에 없다. 따라서 효율적으로 디지털 홀로그램 파일을 다루기 위해서는 코덱을 통해 파일 크기를 축소하여 저장하는 것이 필수적이며 최근에는 코덱으로 인해 손상된 화질을 복원하는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 논문에서는 홀로그램 표준 데이터인 JPEG Pleno의 홀로그램 이미지를 사용하였으며 홀로그램 이미지를 JPEG2000, AVC, HEVC코덱을 통해 압축 및 복원했을 때 나타나는 화질손상을 딥러닝 네트워크로 복원하여 화질 개선이 이루어지는지 알아보고 원본 홀로그램과 비교하여 정량적으로 화질의 개선 정도를 알아본다.

• 방송공학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.55-78
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• 2023

디지털 홀로그래피 현미경을 통해 획득한 간섭무늬는 시료의 두께 정보를 포함하고 있다. 하지만 데이터의 용량이 크다는 단점이 존재한다. 따라서 간섭무늬가 담고 있는 시료의 두께 정보 손상을 최소화하면서 데이터 크기를 줄일 수 있는 압축 방법이 요구된다. 본 논문은 위상 압축 방법을 제시하여 JPEG Pleno Holography에서 사용되는 간섭무늬 압축 방법보다 위상 압축 방법이 더 효율적임을 실험을 통해 확인했다. RMSE와 BD-Rate 그리고 PSNR을 사용하여 평가한 결과 위상 압축 방법이 간섭무늬 압축 방법보다 최고 92.39% 향상된 성능을 보였다. 또한 다양한 조건 아래에서 실험을 진행하여 조건 별 압축 성능을 비교분석 했다. 간섭무늬 압축 방법의 경우 시료의 두께를 계산하기 위한 위상 정보뿐 아니라 다른 정보들도 포함하고 있음에 반해, 위상 압축 방법은 간섭무늬에서 불필요한 정보들을 제거 후 위상에 대한 정보만을 압축하는 방식이기 때문에 더 높은 성능을 보이는 것으로 판단 된다.