JPEG standardı ve 3D DCT tabanlı yeni bir imge sıkıştırma metodu

Abstract

Günümüz haberleşme sistemlerinde imge ve video iletimlerinin yaygınlaşması ile yüksek band genişliği ve büyük saklama alanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Sayısal haberleşme sistemlerinin performanslarını artıran donanım teknolojilerinin gelişmesine rağmen bilgi saklama kapasitesi ve bilgi transfer band genişliği ihtiyacı mevcut teknoloji kabiliyetlerinin önünde olmaya devam etmektedir.Bilgi iletimi ve saklanması maliyetlidir ve daha fazla veri daha fazla maliyet getirmektedir. Bu yüzden imge verisi gibi birçok sayısal bilgi kendi öz biçimlerinde saklanmazlar. Veri sıkıştırması üzerine üretilmiş algoritmalar ve geliştirilen yazılımlar bu sorunu çözmeye yöneliktir. İmge kodlaması ve sıkıştırması konusundaki çalışmalar halen devam etmektedir. Yapılan bu çalışmalar her zaman daha fazla sıkıştırma oranı ve daha iyi görüntü kalitesini sağlamak içindir.Çalışmalar insan gözünün alçak frekans bileşenlerine karşı daha hassas olduğunu, yüksek frekanstaki değişikliklere ise o kadar hassas olmadığını ortaya koymaktadır. Bu yüzden imgeye ait yüksek frekans bileşenleri fazlalık kabul edilmekte ve bu fazlalıkların azaltılmasıyla imge sıkıştırmanın mümkün olabileceği söylenebilmektedir.Bu çalışmada, geniş bir uygulama alanında tatmin edici sonuçlar sağlayan ve standart haline gelen 2D DCT tabanlı JPEG kayıplı sıkıştırma tekniği incelenmiştir. Ayrıca yeni bir imge sıkıştırma metodu olarak 3D DCT tabanlı metot önerilmiş ve bu yeni metot JPEG standardı ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak 3D DCT tabanlı imge sıkıştırmanın yoğun detay bilgisi içeren uydu haberleşmesi, medikal görüntüleme ve genel fotoğraflarda JPEG standardı ile karşılaştırıldığında yüksek sıkıştırmanın söz konusu olduğu durumlarda daha iyi sonuç verdiği görülmüştür.

Digital communication systems which widely use image and video data require huge storage space and large bandwidth for transmission and data storage. Despite progress in hardware technologies for digital communication system performance demand for data storage capacity and data transmission bandwidth continues to outstrip the capabilities of available technologies.Data transmission and storage cost money and the more information transmitted or stored the more it costs. In spite of this, most digital data are not stored in the most compact form. Data compression is the general term for the various algorithms and programs developed to address this problem. Studies on image coding and compression techniques are still going on. The target is to get higher compression ratios with minimum loss of quality.Experiments suggest that humans eye is less sensitive to loss of high spatial frequency information than loss of low spatial frequency information. The spatial redundancy can be reduced by largely reducing the high spatial frequency contents.This study presents 2D DCT based JPEG lossy image compression which provides satisfactory compression for a wide range of images. Also presents a new method which is based on 3D DCT and this method is compared with JPEG standard. As a result it is seen 3D DCT based lossy image compression method has better performance than JPEG standard in applications including high amount of detail information such as satellite, medical imaging and general photography at high compression rates.