Image Coding using Conditional Entropy Constrained Vector Quantization

조건부 엔트로피 제한 벡터 양자화를 이용한 영상 부호화

This paper proposes a new vector quantization scheme which exploits high correlations among indexes in vector quantization. An optimal vector quantizer in the rate-distortion sense can be obtained, if it is designed so that the average distortion can be minimized under the constraint of the conditional entropy of indes, which is usually much smaller than the entropy of index due to the high correlations among indexes of neighboring vectors. The oprimization process is very similar to that in ECVQ(entropy-constrained vector quanization) except that in the proposed scheme the Viterbi algorithm is introduced to find the optimal index sequence. Simulations show that at the same bitrate the proposed method provides higher PSNR by 1.0~3.0 dB than the conventional ECVQ when applied to image coding.

벡터 양자화를 이용하여 영상신호를 압축하는 경우, 원 영상을 복원하기 위하여 복호기쪽에 어야 하는 인덱스들 사이에는 높은 상관성이 존재하며, 이러한 높은 상관성을 인덱스의 부호화에 이용하면 보다 높은 부호화 효율을 얻을 수 있다. 본 논문에서는, 각 인덱스들을 이전 인덱스의 값에 따라 적응적으로 부호화하는 조건부 엔트로피 부호화를 도입하고, 이 경우 벡터 양자기를 최적화하는 방법을 제안한다. 즉, 조건부 엔트로피 부호화를 도입하는 경우 각 입력벡터당 평균 비트수는 조건부 엔트로피에 근접한다는 사실을 유용하여, 조건부 엔트로피를 제한한 상태에서 평균 왜곡을 최소화 하도록 VQ 부호책을 구성함으로써 최적화 과정이 이루어진다. 또한, 이와 같이 각 입력벡터의 양자화 결과가 다음 입력벡터의 인덱스를 부호화하는데 영향을 미치는 경우, 장시간(long term)의 관점에서 최적인 인덱스열을 찾기 위해 우리는 비터비 탐색 방법을 도입한다. 영상 모의 실험을 통해, 제안하는 방법이, 구획간의 상관성을 이용하지 않는 기존의 엔트로피 제한 벡터 양자기에 비해 같은 비트율에서 약 1.0~3.0 dB 높은 PSNR을 나타냄을 알 수 있었다.