We propose a new logo watermark scheme for digital images which embed a watermark by modifying middle-frequency sub-bands of wavelet transform. Independent component analysis (ICA) is introduced to authenticate and copyright protect multimedia products by extracting the watermark. To exploit the Human visual system (HVS) and the robustness, a perceptual model is applied with a stochastic approach based on noise visibility function (NVF) for adaptive watermarking algorithm. Experimental results demonstrated that the watermark is perfectly extracted by ICA technique with excellent invisibility, robust against various image and digital processing operators, and almost all compression algorithms such as Jpeg, jpeg 2000, SPIHT, EZW, and principal components analysis (PCA) based compression.
본 논문은 EBCOT 알고리즘의 소개와 개선 방법을 제안한다. EBCOT 알고리즘은 웨이블릿 변환과 블록기반 bit-plane 부호화 방법을 활용한 알고리즘이다. EBCOT에서 사용하는 bit-plane 부호화 방법을 블록기반 fractional bit-plane 방법이라고 한다. 이 방법은 bit-plane 전체를 한번에 부호화하는 것이 아니라 블록으로 나누어 부호화를 수행하고 또한 하나의 bit-plane에 대하여서도 4번의 pass를 거치면서 bit의 context에 따라서 부호화를 수행한다. EBCOT는 웨이블릿 변환에 의하여 resolution 스케일러빌리티를 지원하고 fractional bit-plane 부호화에 의하여 SNR 스케일러빌리티를 지원하며 블록기반 부호화에 의하여 ROI에 대한 random 접근 기능을 지원한다. 그리고 EBCOT는 부호화가 완료된 다음에 bit reduction 과정을 수행한다. 이러한 특징들은 이전의 EZW나 SPIHT 방법에 비하여 장점들이라고 할 수 있다. 그러나 bit-plane 부호화를 수행하는 과정에서 효율을 개선할 수 있으며 본 논문은 이에 대한 방법을 제안한다.
동심원 모자이크는 공통의 공간적인 기준을 사용하여 비디오 분할의 프레임들을 정렬시키거나 합쳐서 형성된다. 과거의 3차원 웨이브렛 변환 코딩의 연구와 비교하여 유연한 부분적 부호화와 비트 스트림의 임의 검색을 가능하게 하여주는 중요한 구성을 고려하여 압축된 동심 모자이크의 just-in-tim(JIT) 표현 알고리즘을 제안하였다. 이 동심 모자이크의 JIT 표현이 실시간 표현을 수행하기 위해서는 많은 계산량이 요구된다. 압축된 형태로 데이터가 유지되어 특정 장면을 표현하기 위해 사용되는 내용만이 복호 되어야 한다. 그래서 제안된 알고리즘은 웨이브렛을 리프팅 계산식의 구조를 사용하여 동심 모자이크의 실시간 표현을 가능하게 해준다.
웨이블릿 방식의 비디오 압축에서 과도한 메모리 요구 사항을 감소시키기 위해 본 논문은 저 복잡도의 임베디드 압축(Embedded Compression : EC) 알고리즘을 적용한다. 본 논문의 EC 알고리즘은 화질 열화가 거의 무손실에 가깝도록 하기 위해 고정 압축률 50%를 사용한다. 본 논문의 EC 기법을 통해 EC가 적용되지 않은 웨이블릿 비디오 인코더와 비교하여 이산 웨이블릿 변환 과정에서 발생하는 임시적인 저주파 웨이블릿 계수들의 메모리의 접근과 크기를 50%로 줄일 수 있다. 또한, 포워드 적응형 양자화(FAQ)와 고정 길이 코드 기반의 EC 알고리즘은 웨이블릿과 SPHIT(Set Partitioning in Hierarchical Trees) 사이의 버퍼의 크기와 대역폭을 50%까지 절약할 수 있다. 시뮬레이션 결과를 통해, 비디오 코더의 목표 비트율이 1 과 0.5 bpp 인 경우에 본 논문에서 적용한 EC 알고리즘에 의한 평균적인 PSNR 저하가 각각 0.179와 0.162 dB 임을 알 수 있다.
본 논문에서는 효율적인 영상 부호화를 위해 분할계수의 상관관계를 이용한 새로운 웨이블릿 패킷 영상 부호화기 알고리즘을 제안한다. 제안된 웨이블릿 패킷 영상 부호화기 알고리즘은 주파수 부대역간의 상관관계를 이용하여 계수분할 순서(CPSO, Coefficient Partitioning Scanning Order)를 정의한 후, 이를 이용하여 새로운 부모-자식 노드 관계를 도출하고, 도출된 부모-자식 노드 관계를 이용하여 계수들을 제로트리 방식으로 부호화함으로써 영상 복원시 오차를 감소시켰다. 그 결과 기존의 알고리즘들과 비교하여 비트율과 제곱 오차에 대해서 성능개선이 이루어 졌고, 응용분야에 따라 비트율 조정을 쉽게 제어할 수 있는 능력을 입증하였다. 특히 항공사진이나 위성사진 중 도시 중심부나 농경지 등과 같이 중고주파 대역성분이 많이 포함된 영상의 경우, 기존 알고리즘에 비해 처리 방법이 간단하면서도 정확한 결과를 보여준다. 또한 자료 영상들에 대한 실험 결과를 통해서, 제안한 알고리즘이 작은 파일크기에서도 고해상도를 요구하는 실시간 시스템이나 온라인 영상처리, 영상합성 분야에 적용될 수 있는 가능성이 있음을 증명하고자 하였다.
The technical development and practical applications of big-data for health is one hot topic under the banner of big-data. Big-data medical image fusion is one of key problems. A new fusion approach with coding based on Spherical Coordinate Domain (SCD) in Wireless Sensor Network (WSN) for big-data medical image is proposed in this paper. In this approach, the three high-frequency coefficients in wavelet domain of medical image are pre-processed. This pre-processing strategy can reduce the redundant ratio of big-data medical image. Firstly, the high-frequency coefficients are transformed to the spherical coordinate domain to reduce the correlation in the same scale. Then, a multi-scale model product (MSMP) is used to control the shrinkage function so as to make the small wavelet coefficients and some noise removed. The high-frequency parts in spherical coordinate domain are coded by improved SPIHT algorithm. Finally, based on the multi-scale edge of medical image, it can be fused and reconstructed. Experimental results indicate the novel approach is effective and very useful for transmission of big-data medical image(especially, in the wireless environment).
동심원 모자이크 데이터 구조는 천천히 움직이는 카메라를 통해 얻는 비디오 시퀸스의 구조와 유사하다. 동심원 모자이크는 이러한 구조의 데이터들을 정렬하거나 합쳐서 모자이크 영상을 얻게 된다. 따라서 동심원 모자이크는 엄청나게 많은 양의 데이터를 필요로 하기 때문에 압축은 필수적이다. 따라서 압축 데이터를 그대로 유지하면서 특정 장면을 복호화 할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 동심원 모자이크의 압축을 위하여 3차원 리프팅 변환을 사용하였다. 리프팅 변환은 웨이브렛의 장점을 그대로 유지하면서 연산량과 메모리의 사용량을 줄일 수 있다. 3차원으로 변환된 압축 비트 스트림은 프레임들 사이에 복잡한 연관성을 갖게 되어 특정 장면의 검출에 대한 복잡도가 높아지게 된다. 따라서 비교적 우수한 압축 성능을 가지면서 특정 장면의 검출에 대한 복잡도를 낮추기 위해 3차원 변환된 데이터를 프레임 단위로 압축하였다 압축은 가변적인 비트율을 사용하여 압축된다. 또한 리프팅 구조의 특징을 사용하여 압축 데이터의 형태를 유지하면서 특정한 장면을 복호화 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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