Kierunek : Elektronika i Telekomunikacja Kierunek : Elektronika i Telekomunikacja Specjalność : Zastosowania Inżynierii Komputerowej w Technice PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA Dekompresja sekwencji video w standardzie Motion JPEG2000 na urządzenia przenośne Autor : Tomasz Dziechciarz Prowadzący : dr inż. Przemysław Śliwiński (I-6)‏ Wrocław 2007

Cel pracy Celem pracy było przedstawienie sposobu wykorzystania standardu Motion JPEG2000 do zakodowania obrazu, oraz jego dekompresji w przenośnym urządzeniu PDA. Zagadnienie dotyczyło także wykorzystania standardu transmisji skompresowanego obrazu przy pomocy protokołu JPIP Głównym zaś celem było pokazanie dużej skalowalności obrazu zakodowanego przy pomocy standardu Motion JPEG2000

Realizacja celu Do realizacji postawionego celu użyto biblioteki Kakadu® w wersji 5.2.6 profesora Davida Taubmana z Uniwersytetu Nowej Walii w Sydney w Australii. Pakiet zawiera programową implementacje standardu kompresji obrazu JPEG2000, umożliwiając budowanie aplikacji realizujących proces przetwarzania obrazów zarówno medycznych, geodezyjnych jak i sekwencji video. W celu zakodowania obrazu w standardzie Motion JPEG2000 powstała „desktopowa” aplikacja konwertująca obraz z pliku AVI (Audio Video Interleave) do formatu MJ2 (Motion JPEG 2000). W celu dekodowania tak skompresowanego obrazu w urządzeniu przenośnym (na przykład PDA) powstała aplikacja adoptująca sposób procesu dekompresji przedstawiany w przykładowej aplikacji dostarczonej do pakietu Kakadu® o nazwie KaduShow®.

„Klasyczne” podejście do kompresji sekwencji obrazów ruchomych Typowe standardy kompresji używane od lat nastawione są na jak największe upakowanie danych przy dopuszczalnej dla widza jakości obrazu. Powszechnie znane i stosowane tego rodzaju standardy to MPEG-2, MPEG-4, AVI, oparte o technikę kompresji z wykorzystaniem transformacji kosinusowej (DCT), będącą swego rodzaju transformatą Fouriera. Standard MPEG cechuje się możliwością kodowania typu inter-frame (obraz w obrazie). Ale czy jest oferowana skalowalność kompresowanego obrazu ??

„Nowe” podejście do kompresji sekwencji obrazów ruchomych Nowe podejście nie tylko stawia na duże upakowanie danych przy zachowaniu dobrej jakości obrazu, lecz przede wszystkim na elastyczność w sposobie przesyłania i dopasowywania skompresowanego strumienia do możliwości i wymagań różnego rodzaju urządzeń. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu transformacji falkowej (DWT). Czy w tym przypadku uzyskuje się skalowalność ??

Standard Motion JPEG 2000 Tak . Skalowalność w przypadku użycia transformacji falkowej objawia się udostępnieniem tego samego obrazu (pojedynczej klatki filmu) w różnych rozdzielczościach wynikłych z ilości przeprowadzonych poziomów dekompozycji. Otrzymujemy skalowalność także w jakości. Taką skalowalność wykorzystuje standard Motion JPEG2000. Pokaz.

Standard Motion JPEG 2000 c.d.. Wiele poziomów dekompozycji Wiele różnych rozdzielczości

Skalowalność - warstwy Warstwy obrazują jakość wyrażoną jako średnia bitowa pikseli Obraz z wszystkimi warstwami Obraz z tylko dwiema warstwami

Przesyłanie skompresowanego strumienia Protokół JPIP – specjalnie stworzony protokół transmisji skompresowanych danych obrazowych, oparty o protokół HTTP oraz TCP. Klient (PDA) wysyła żądanie a aplikacja serwera Kakadu odpowiada wysłaniem danych. Żądanie zawiera informacje o ilościach warstw oraz o rozdzielczości każdej klatki filmu. W ten sposób „właściwe” urządzenie otrzymuje „sparametryzowany” zestaw sekwencji obrazów.

System przetwarzania obrazu Od momentu kodowania/kompresji filmu w standardzie Motion JPEG2000 do momentu jego dekompresji w urządzeniu przenośnym (PDA)

Zalety Motion JPEG2000 Dekompresja może odbywać się na różne sposoby !!! Wydajna kompresja zarówno przy pewnym poziomie kwantyzacji jak i przy ścieżce bezstratnej. Elastyczny sposób aranżacji zawartości obrazu – tym samym możliwość edycji animacji. Uniezależnienie się od pasma przepustowego łączy bezprzewodowych przy przesyłaniu strumienia danych. Film rozdzielczości CINEMA 4096 x 4096 pikseli bez kompresji zajmowałby setki Tera Bajtów (TB), podobnie z HDTV – dzięki kompresji każdej klatki z osobna uzyskuje się setki Mega Bajtów (MB)

Wnioski i zastosowania Dzięki zastosowaniu kompresji w oparciu o transformację falkową dekompresja sekwencji obrazów jak i obrazów statycznych stała się elastyczna. Uzyskana skalowalność w rozdzielczości i jakości daje możliwość predefiniowania strumienia dla wybranego rodzaju urządzenia. Ponadto zastosowanie ROI umożliwia wyodrębnianie pewnych fragmentów obrazu, co przydaje się na przykład dla głębszej analizy takiego filmu. Skalowalność ma także znaczenie w kinematografii, gdzie wymaga jest łatwa edycja pojedynczych klatek filmu, całych scen, etc. Obecnie standard wykorzystywany jest w aparatach cyfrowych, a także jako alternatywa dla 35 mm taśmy filmowej w kinematografii.

Koniec Dziękuje za uwagę.