Разработка алгоритмов быстрого фрактального сжатия цифровых изображений

• Автор: Илюшин, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Анализ современных методов сжатия неподвижных цифровых изображений с потерями
1.1 Постановка задачи
1.2 Общие принципы сжатия цифровых изображений
1.3 Оценка качества изображения, сжатого с потерями
1.4 Анализ технологии сжатия, лежащей в основе стандарта JPEG
1.5 Анализ технологии сжатия, лежащей в основе стандарта JPEG 2000
1.6 Анализ фрактальной технологии сжатия на примере формата FIF
1.7 Сравнение современных методов сжатия
Выводы по главе
Глава 2 Исследование современного состояния проблемы и классификация этапов фрактального сжатия изображений
2.1 Постановка задачи
2.2 Принцип фрактального сжатия изображений
2.3 Классификация этапов алгоритма фрактального сжатия изображений
2.3.1 Варианты разбиения изображения на ранговые блоки
2.3.2 Блочные преобразования
2.3.3 Способы организации доменного пула
2.3.4 Стратегии поиска
2.3.5 Представление параметров преобразования
2.4 Сравнение различных вариантов фрактального алгоритма
Выводы по главе
Глава 3 Разработка алгоритмов быстрого фрактального сжатия изображений
3.1 Постановка задачи

3.2 Критерий уменьшения размера ранга при адаптивном разбиении изображения
3.3 Мозаичное разбиение на ранговые блоки
3.4 Мозаичная схема с перекрывающимися ранговыми блоками
3.5 Мозаичная схема с перекрывающимися ранговыми блоками и последующим
исключением лишних блоков
3.6 Изменение алгоритма сравнения ранга с доменами
3.7 Классификация блоков
Выводы по главе
Глава 4 Описание проведённых экспериментальных исследований
4.1 Постановка задачи
4.2 Сравнение корреляционного алгоритма сравнения ранга с доменами с алгоритмом-
прототипом
4.3 Сжатие с полным перебором доменов
4.4 Сравнение мозаичных схем разбиения на ранги с квадродеревом
4.5 Сравнение фрактального сжатия с другими способами компрессии с потерями
4.6 Применение алгоритмов сжатия с потерями к медицинским изображениям
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А Сравнение современных форматов сжатия изображений
Приложение Б Фрактальное масштабирование изображений
Приложение В Результаты сжатия ангиографического изображения
Приложение Г Результаты сжатия ультразвукового изображения
Приложение Д Копии актов внедрения результатов работы

Список сокращении ДКП (DCT) - Дискретное косинусное преобразование
МККТТ (СС1ТТ) - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии МСС - Мультисервпсные сети связи
ОДКП (IDCT) - Обратное дискретное косинусное преобразование
ПК (PC) - Персональный компьютер
СИФ (IFS) - Система итерируемых функций
СКО - среднеквадратическое отклонение
СМ - Специальный массив
УЗИ (US) - Ультразвуковое исследование
ФС - Фрактальное сжатие
АС-коэффициенты - Все коэффициенты ДКП за исключением одного коэффициента самого младшего порядка
ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - Американский стандартный код обмена информацией
BMP (Bitmap) - Стандартный формат растровых графических файлов, разработанный корпорацией Microsoft для Windows и OS/2
DC-коэффициент - Коэффициент ДКП низшего порядка. Представляет среднее значение массива, к которому применяется ДКП
DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) - Формирование, передача и хранение медицинских изображений. Стандарт DICOM задаёт формат хранения результатов обследования, полученных с помощью разных средств медицинской визуализации
FIF (Fractal Image Format) - Формат фрактального изображения. Формат сильно сжатых файлов изображений, предложенный фирмой Iterated Systems
GIF (Graphics Interchange Format) - Формат обмена графическими данными. Формат графического файла, разработанный фирмой CompuServe
HV (Horizontal-Vertical) - Горизонтально-вертикальное разбиение. Во фрактальном сжатии - способ разбиения изображения на блоки, которые формируются путём последовательного дробления более крупных блоков на мелкие горизонтальными и вертикальными линиями
ISO (International Organization for Standardization) - Международная организация по стандартизации
JPEG (Joint Photographie Expert Group) - Объединённая группа экспертов по машинной обработке фотографических изображений, а также стандарт на сжатие с потерями неподвижных изображений, разработанный этой группой

Глава 2 Исследование современного состояния проблемы и классификация этапов фрактального сжатия изображений
2.1 Постановка задачи
В соответствии с целыо, поставленной для исследования, и выводами, полученными в предыдущей главе, данная глава призвана решить следующие задачи:
- исследование современного состояния проблемы фрактального сжатия изображений с потерями;
- классификация этапов существующих вариантов алгоритмов фрактального сжатия и их анализ с точки зрения быстродействия;
- выбор на основе проведённого анализа наиболее перспективных направлений повышения быстродействия алгоритма фрактального сжатия для дальнейшей разработки быстрого алгоритма фрактальной компрессии.
Как было показано в предыдущей главе, фрактальное сжатие превосходит своих конкурентов по качеству передачи контуров оригинала, что делает его использование предпочтительным в медицинских приложениях. В то же время главным недостатком фрактального алгоритма является большой объем вычислений при сжатии изображения. Для того чтобы ускорить процесс компрессии, необходимо рассмотреть принцип фрактального сжатия изображений (см. раздел 2.2).
Алгоритм фрактального сжатия достаточно сложен и его можно разбить на несколько обособленных этапов. Фундаментальный принцип фрактальной компрессии, который заключается в представлении изображения в виде неподвижной точки сжимающего преобразования, оставляет исследователю широкую свободу действий при разработке конкретной реализации фрактального алгоритма. Отличия между большинством существующих способов фрактального сжатия можно разделить на следующие категории:
- вариант разбиения изображения на ранговые блоки (см. раздел 2.3.1);
- тип преобразований, применяемых к доменным блокам (см. раздел 2.3.2);
- способ организации доменного пула (см. раздел 2.3.3);
- тип поиска, используемый для нахождения оптимального домена (2.3.4);
- представление и квантование параметров преобразования (2.3.5).
Зачастую в научной литературе рассматривается оптимизация одного или нескольких этапов, а не всего алгоритма в целом. Изучение прогресса, достигнутого мировым научным сообществом по каждому из этапов с момента создания фрактального сжатия и до наших дней (см. раздел 2.3), позволит наметить перспективные направления для исследования, проводимого в рамках