7. KOMPRESIJA ISPITNIH SLIKA JPEG I JPEG2000 POSTUPKOM

 

 

          Kako bi se teorija potkrijepila praktičnom primjenom JPEG i JPEG2000 norme, provedena je kompresija nad četiri ispitne slike uz brzine prijenosa: 0.2, 0.5, 0.7, 1.0, 1.5 i 2.0 bit/elementu slike. Na temelju nastale razlike između originalne i rekonstruirane slike proračunat je vršni odnos signsl/šum (PSNR). JPEG2000 postupak kompresije proveden je pomoću Java byte koda; «jj2000-4.1.jar version 3.2.2 (c) 1999/2000 JJ2000 Partners. JPEG postupak je proveden pomoću edukacijskog programa VCDemo version 3.08 (c) 1988-2000 by ICT Group, Tu-Delft.

Ispitne slike su veličine 256x256 elemenata slike. Sve slike su monokromatske, a sadrže 8 bita po elementu slike. Ispitne slike su prikazane na slikama 7.1, 7.2, 7.3. i 7.4. Prvo je provedena kompresija JPEG i JPEG2000 postupkom na brzini 0.2 bit/elementu slike za sve ispitne slike od 7.1 do 7.4. Zatim se proces ponavlja povečavajući brzinu prijenosa prema navedenim vrijednostima do krajnje brzine od 2 bita/elementu slike. Nakon provedene kompresije za sve rekonstruirane slike je tablično i grafički prikazana ovisnost vršnog odnosa signal/šum (PSNR) i brzine prijenosa(R).

 

Slika 7.1. Bird

 

Ova slika bi trebala dati najbolje rezultate na svim brzinama prijenosa. Pozadina iza ptice ima vrlo blagi prijelaz nijanse sivog što je lako za kodirati jer je malo visokih frekvencija. Sama ptica ima više prijelaza, ali su blagi.

 

 

 

 

Slika 7.2. Barbara

 

Ova slika je nešto kompliciranija od slike 7.1. Ima puno površina jednakog tona ili s blagim prijelazima. No marama i stolnjak imaju guste crno bijele pruge koje generiraju visoke frekvencije.

 

 

             

 

Slika 7.3. Bridge

 

Ova slika ima puno detalja s naglim prijelazima što generira više visokih frekvencija. To znači da za isti stupanj kompresije istim postupkom daje lošiji rezultat nego slike 7.1. i 7.2.

 

 

            

             

 

Slika 7.4. Baboon

 

Ovo je najzahtjevnija slika i očekuje se najmanji PSNR, na svim brzinama prijenosa u odnosu na ostale slike. Dlaka ima puno naglih prijelaza što daje puno visokih frekvencija. Vizualno je slika slična slici šuma (u području lijevo i desno od očiju, te oko ustiju).

 

 

Komprimirane slike JPEG i JPEG2000 postupkom

(Kliknite na željenu brzinu prijenosa)

 

                                                                                              

Bird

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

Barbara

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

Bridge

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

Baboon

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

 

 

 

Tablični i grafički prikaz rezultata kompresije

 

 

Rezultati kompresije JPEG postupkom se mogu vidjeti  u tablici 7.1 i slici 7.5. U tablici 7.2 i na slici 7.6. prikazani su rezultati postignuti JPEG2000 postupkom. Uočljivo je da PSNR raste što je brzina prijenosa veća kod oba postupka kompresije. JPEG2000 postupak je na svim brzinama prijenosa i na svim slikama postigao očekivano bolji rezultat u odnosu na JPEG postupak, naročito pri brzinama manjim od 1.0 bit/elementu slike.

 

 

Tablica 7.1 Rezultati kompresije JPEG postupkom

 

SLIKE

R(bit/el.slike)

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

BIRD

PSNR[dB]

29.6

38.1

39.8

41.6

43.6

45.3

BARBARA

PSNR[dB]

23.1

29.4

31.1

32.8

35.6

38.3

BRIDGE

PSNR[dB]

21.1

25.0

26.2

27.6

29.5

31.4

BABOON

PSNR[dB]

19.2

21.3

22.1

23.1

25.0

27.2

 

 

 

Tablica 7.2 Rezultati kompresije JPEG2000 postupkom

 

SLIKE

R(bit/el.slike)

0.2

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

BIRD

PSNR[dB]

35.3

41.0

42.7

44.2

46.5

48.7

BARBARA

PSNR[dB]

27.8

31.8

33.8

36.6

40.1

43.5

BRIDGE

PSNR[dB]

23.5

26.3

27.9

29.3

32.0

35.0

BABOON

PSNR[dB]

20.6

22.6

23.9

25.8

28.3

31.4

 

 

          Subjektivni dojam se podudara s vršnim odnosom signal/šum. Kod brzina prijenosa 1.5 i 2.0 bit/elementu slike, subjektivna razlika između dviju metoda je jedva uočljiva ili nezamjetna, ovisno o slici. Kod slika komprimiranih JPEG-om smanjenje brzine uzrokuje vidljivu konturu blokova na slici. Kod komprimiranja JPEG2000 postupkom nema blokovske strukture već se smanjivanjem brzine prijenosa javlja efekt zamućenja koji je manje neugodan od vidljivih rubova blokova.

Na temelju dobivenih rezultata se može zaključiti da je JPEG2000 postupak puno kvalitetniji od JPEG-a. Prednost u kvaliteti  dolazi do izražaja na najnižim brzinama prijenosa. Za slike sa puno detalja («Baboon») kod malih brzina ispod 0.25 bit/elementu nužno je koristiti JPEG2000 postupak.

 

 

 

Slika 7.5.  Grafička ovisnost vršnog odnosa signal/šum za JPEG postupak

 

 

Slika 7.6.  Grafička ovisnost vršnog odnosa signal/šum za JPEG2000 postupak

 

 

 

 

 

 

MENTOR:

Prof.dr.sc.Sonja Grgić

Û prethodno poglavlje Û

Ü slijedeće poglavlje Ü

Autor:

Mihael Jančić