Cybernetics And Systems Analysis logo
Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Кібернетика та Системний Аналіз
Міжнародний Науково-Теоретичний Журнал
Том 57 >>> № 5 ВЕРЕСЕНЬ — ЖОВТЕНЬ 2021
-->

УДК 681.391, 519.72

Л.О. ГНАТІВ,
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, Україна,
 levhnativ@gmail.com


ДИСКРЕТНЕ КОСИНУС-СИНУСНЕ ПЕРЕТВОРЕННЯ
ТИПУ VII ТА ШВИДКІ ЦІЛОЧИСЛОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ
ДЛЯ INTRA-ПРОГНОЗУВАННЯ ЗОБРАЖЕНЬ І ВІДЕОКОДУВАННЯ

Анотація. Запропоновано матричний метод побудови дискретного косинус-синусного пе-ретворення типу VII порядку N, на основі якого побудовано два цілочислові косинус-си-нусні перетворення типу VII порядку 8 і розроблено алгоритми їхнього швидкого обчис-лення, які потребують тільки цілочислових операцій. Алгоритми мають низьку муль-типлікативну складність, яка в 7 і 10.5 раза менша, і потребують відповідно на 23.3 % і 44.2 % менше операцій додавання порівняно з відомим алгоритмом дискретного синус-ного перетворення типу VII. Перетворення мають більш високі характеристики ефектив-ності кодування за якістю і ступенем стиснення порівняно з відомими синусними пере-твореннями. Розроблено алгоритми швидкого обчислення 2D роздільних направлених цілочислових косинусного і косинус-синусних типу VII адаптивних перетворень для intra-прогнозування з блоками яскравості 8x8. Алгоритми мають низьку мультиплікатив-ну складність, яка в 6.6 і 16.5 раза менша порівняно з відомими алгоритмами.

Ключові слова: дискретне косинусне перетворення, дискретне синусне перетворення, дискретне косинус-синусне перетворення, цілочислове косинусне перетворення, цілочис-лове синусне перетворення, цілочислове косинус-синусне перетворення, масштабоване перетворення, роздільне направлене адаптивне перетворення, факторизація, мультипліка-тивна складність, intra-прогнозування, відеокодування, H.265.


ПОВНИЙ ТЕКСТ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Jain A.K. A sinusoidal family of unitary transforms. IEEE Trans. Patt. Anal. and Mach. Intell. 1979. Vol. 1, N 4. P. 356–365.

  2. Wang Z., Hunt B. R. The discrete W transform. Appl. Math. and Comput. 1986. Vol. 16, Iss. 1. P. 19–48.

  3. Wang Z. Fast algorithms for the discrete W transform and for the discrete Fourier transform. IEEE Trans. Acoust., Speeh, Signal Process. 1984. Vol. 32, N 8. P. 803–816.

  4. Britanak V., Rao K.R., Yip P. Discrete cosine and sine transforms: General properties, fast algorithms and integer approximations. Oxford, UK: Academic Press, 2007.

  5. Chivukula R.K., Reznik Y.A. Fast computing of discrete cosine and sine transforms of types VI and VII. Process. XXXIV. 2011. Vol. 8135, N 813505. P. 1–10.

  6. Clarke R.J. Transform coding of images. London: Academic Press,1985. 429 p.

  7. Clarke R.J. Performance of Karhunen–Loeve and discrete cosine transform for data having widely varying values of intersample correlation coefficient. Electron. Lett. 1983. Vol. 19, Iss. 7. P. 251–253.

  8. Kekre H.B; Solanki J.K. Comparative performance of various trigonometric unitary transforms for transform image coding. Int. J. Electronics. 1978. Vol. 44, Iss. 3. P. 305–315.

  9. Clarke R.J. Application at sine transform image coding. Electron. Lett. 1983. Vol. 19, Iss. 13. P. 490–491.

  10. Jain A.K., Famelle P.M. Algazi V.R. Image data compression/digital image processing technigues. Ekstrom M.P. (Ed.). Academic Press, 1984. P. 188–226.

  11. Сэломон Д. Сжатие данных, изображений и звука. Москва: Техносфера, 2004. 368 с.

  12. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. Москва: Техносфера, 2005. 1072 с.

  13. Джаин А.К. Сжатие видеоданных: Обзор ТИИЭР. 1981. Т. 69, № 3. С. 71–117.

  14. Han J., Saxena A., Rose K. Towards jointly optimal spatial prediction and adaptive transform in video/image coding. Proc. IEEE Int. Conf. Acoust., Speech, Signal Process (ICASSP), March 2010. P. 726–729.

  15. Гнатів Л.О. Метод побудови швидких цілочисельних синусних перетворень для кодування зображень та intra-прогнозування у відеокодуванні. Тези доп. Міжн. наук. конф. «Сучасна інформатика: проблеми, досягнення та перспективи розвитку». Київ, Україна, 12–13 вересня 2013. С. 261–263.

  16. Clarke R.J. Relation between the Karhunen–Loeve and cosine transforms. IEEE Proc. F. Commun., Radar & Signal Process. 1981. Vol. 128. Pt. F, N 6. P. 359–360.

  17. Clarke R.J. Relation between the Karhunen–Loeve and sine transforms. Electron. Lett. 1984. Vol. 20, Iss. 1. P. 12–13.

  18. Saxena A., Fernandes F.C. DCT/DST-based transform coding for intra prediction in image/video coding. IEEE Trans. Image Process. 2013. Vol. 22, N 10. P. 3974–3981.

  19. Ye Y., Karczewicz M. Improved intra coding. ITU-T SG16Q6, Doc. VCEG-AG11, Shenzhen, China, Oct. 2007.

  20. McCann K., Bross B., Sekiguchi S., Han W.-J. HM4: High efficiency video coding (HEVC) test model 4 encoder description. ITU-T, Doc. JCTVC-F802, Torino, IT, July, 2011.

  21. ITU-T Rec. H.265|ISO/IEC 23008-2: 2013. Information technology — High efficiency coding and media delivery in heterogeneous environments — Part 2: High efficiency video coding, 2013.

  22. Yeo C., Tan Y.H., Li Z., Rahardia S. Mode-dependent fast separable KLT for block based intra coding. Doc. JCTVC-B024, Geneva, CH, July 2010.

  23. An J., Zhao X., Guo X., Lei S. Non-CE 7: Boundary-dependent transform for inter-predicted residue. ITU-T, Doc. JCTVC-G281, Geneva, CH., Nov. 2011.

  24. Saxena A., Fernandes F. CE 7: Mode-dependent DCT/DST without full matrix multiplication for intra prediction. ITU-T, Doc. JCTVC-E125, Geneva, Switzerland, Mar. 2011.

  25. Saxena A., Fernandes F.C., Reznik Y.A. Fast transforms for intra-prediction-based image and video coding. Proc. Data Compression Conf., March 2013. P. 13–22.

  26. Reznik Y.A. Relationship between DCT-II, DCT-VI and DST-VII transforms. Proc. IEEE Int. Conf. on Acoustics, Speech and Signal Process (ICASSP). May 2013. P. 5642–5646.

  27. Masera M., Martina M., Masera G. Odd type DCT/DST for video coding: Relationships and low-complexity implementations. IEEE Int. Workshop on Signal Processing Systems, Lorient (FR), Oct. 2017. P. 1–6.

  28. Hnativ L.O., Luts V.K. Integer modified sine-cosine transforms type VII. A construction method and separable directional adaptive transforms for intra prediction with chroma blocks in image/video coding. Cybernetics and Systems Analysis. 2021. Vol. 57, N 1. P. 155–164. https://doi.org/10.1007/s10559-021-00339-9.

  29. Шевчук Б.М., Задірака В.К., Гнатів Л.О., Фраєр С.В. Технологія багатофункціональної обробки і передачі інформації в моніторингових мережах. Київ: Наук. думка, 2010. 375 c.

  30. Гнатів Л.О., Луц В.К. Метод побудови моде-залежного швидкого роздільного цілочисельного ПКЛ для адаптивного кодування зображень і відео. Пр. міжн. конф. «Питання оптимізації обчислень (ПОО-2013)» (вересень 2013, Україна, Крим, Велика Ялта, смт. Кацивелі). Кацивелі, 2013. С. 68–69.

  31. Hnativ L.O., Luts V.K. Algorithms for fast implementation of 4-point integer sine type VII transforms without multiplication and separable directional adaptive transforms for intra prediction in image/video coding. Cybernetics and Systems Analysis. 2020. Vol. 56, N 1. P. 159–170. https://doi.org/10.1007/s10559-020-00231-y.

  32. Hnativ L.O. Integer cosine transforms for high-efficiency image and video coding. Cybernetics and Systems Analysis. 2016. Vol. 52, N 5. P. 802–816. https://doi.org/10.1007/s10559-016-9881-7.

  33. Fuldseth A., Bjntegaard G., Sadafale M. et al. CE10: Core transform design for HEVC. ITU-T, Doc. JCTVC-G495, Geneva, CH, Nov. 2011.

  34. Joshi R., Reznik Y., Sole J.K., Karczewicz M. CE-10: Scaled orthogonal integer transforms supporting recursive factorization structure. ITU-T, Doc. JCTVC-F352, Torino, IT, July 2011.




Інформація редакції Аннотації статей Автори Архів
Журнал Тематичні Розділи Редакція Редакційна колегія Приклади документів Передплата Контакти
© 2021 Kibernetika.org. All rights reserved.