Bilddatenkompression: Grundlagen, Codierung, Wavelets, JPEG, by Tilo Strutz

By Tilo Strutz

Dieses Buch befasst sich mit den allgemeinen Verfahren und Methoden der Datenkompression und geht speziell auf deren Einsatz in Systemen zur Bilddatenkompression ein. Anhand vieler Beispiele werden die Algorithmen erläutert und mit Quelltexten in der Programmiersprache C unterlegt. Den modernen Verfahren der waveletbasierten Kompression sowie den criteria zur Bild- und Videokompression wird große Aufmerksamkeit gewidmet.

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Betrachten wir dazu noch einmal das Signal im Frequenzbereich (Abb. 5). Durch Erh¨ohen der Abtastrate ver¨andert sich das Spektrum in keiner Weise, lediglich die Abtastfrequenz verschiebt sich um den Faktor L. : image) hinzugekommen. Dieser Effekt wird als Imaging bezeichnet. Die Rekonstruktion des Originalsignals ist durch ideale Tiefpassfilterung (siehe Abb. 5, gestrichelte Boxen) im Frequenzbereich oder durch Faltung mit einer geeigneten Impulsantwort (Antiimaging¨ Filter) im Zeitbereich m¨ oglich.

Genau mit dieser Anzahl von Bits werden anschließend die Codewortl¨angen aller Symbole der Reihe nach u ¨bermittelt. Angenommen, das l¨angste Codewort umfasst 13 Bits, ¨ dann betr¨ agt der Ubertragungsaufwand bei K = 256 Symbolen 3 + 256 · 4 = 1027 Bits oder 129 Bytes. Zur Konstruktion der Codew¨ orter aus den Codewortl¨angen kann zum Beispiel folgende Vorschrift benutzt werden: 1. Sortiere die Symbole nach aufsteigenden Codewortl¨angen. 2. Setze beim ersten Symbol alle Stellen des Codewortes auf 0“.

Das Trainieren eines Codebuches ist relativ rechenintensiv, da in jedem Durchlauf jeder Trainingsvektor mit jedem Referenzvektor verglichen wird. Deshalb ist eine durchaus vorstellbare Anpassung des Codebuches an die Signalstatistik w¨ahrend der laufen¨ den Ubertragung nur selten realisierbar. Der beschriebene LGB-Algorithmus ist nur eine M¨ oglichkeit, die Unterr¨ aume (Zellen) an die Verteilung der Signalwerte anzupassen. B. Kohonen-Map, [Koh89]). Zur Verringerung des rechentechnischen Aufwandes wird die Vektorquantisierung auch in kaskadierte Quantisierer mit verringerter Genauigkeit (we¨ niger Zellen) zerlegt.

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