Image Compression

Introduction

• Data compression
  • 주어진 양의 정보를 나타내는 데 필요한 데이터의 양을 줄이는 과정
• image compression -> information loss발생
  • MSE
    
  • PSNR
    
    • the higher the better
    • 값이 낮을수록 blur 처리가 됨
• Video codec
  • Codec은 coder(compress image or video)/decoder(decompress image or video)의 합성어
  • Compression Codec
    • lossy codecs
    • lossless codecs

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Basic compression methods

• Run-length coding
  • consequative same pixel value -> one pixel value
  • lossless codecs
• Golomb coding
  • currently use in MP4, MPEG4
  • 10 possible cases - 4bits(2^4=16)
  • all 0s - 1bit
  • There should be lots of zeros
  • lossless codecs
• Transform coding
  • Compress
    • input image(M×N) -> Construct n×n subimages -> Forward transform -> Quantizer -> Symbol encoder -> Compressed image
  • Decompress
    • Compressed image -> Symbol decoder -> Inverse transform -> Merge n×n subimages -> Decompressed image
• DCT(Discrete Cosine Transformation)
  • 다양한 크기와 주파수의 sinusoids의 합으로 이미지 표현
  • 이미지를 다른 중요한 부분으로 분리하는데 도움 (이미지의 시각적 품질)
    • Ex) JPEG
  • Distribution of coefficients in DCT
• Intra prediction
• Inter prediction(motion compensation)
  • Currently, Block Matching Algorithm is used for motion estimation
  • It is not exactly the motion
• Forward/Backward prediction

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Quantization

• 정수의 정밀도를 줄임으로써 정수 값을 저장하는 데 필요한 비트 수를 줄이는 과정
• DCT 계수의 매트릭스를 감안할 때, 일반적으로 DC 계수에서 멀어지면서 계수의 정밀도를 점점 더 낮출 수 있다.
• Quantization Process
  • DCT(i,j) / Quantum(i,j) (Quantized value(i,j),반올림)
  • low-frequency elements: 소량으로만 수정
  • high-frequency areas: 대부분 0으로 감소
  • 중요하지 않은 데이터는 폐기, 이미지 정보는 압축