[en] MATHEMATICAL AND EXPERIMENTAL APPROACHES IN SHAPE-ADAPTATIVE VIDEO CODING

• Main Author: EMILIO CARLOS ACOCELLA
• Other Authors: ABRAHAM ALCAIM
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2005
• Subjects: [pt] CODIFICACAO DE VIDEO; [en] VIDEO CODING; [pt] PROCESSAMENTO DE IMAGENS; [en] IMAGE PROCESSING; [pt] COMPRESSAO BASEADA EM OBJETOS; [en] COMPRESSION BASED ON OBJECTS
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7568@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7568@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.7568

[pt] Esta tese aborda teórica e experimentalmente diversos tópicos de Codificação Adaptativa à Forma de objetos de forma arbitrária. Aspectos associados à representação e à codificação eficiente da intensidade e do contorno de objetos são analisados e são propostas soluções para os problemas identificados. Os métodos introduzidos são testados valendo-se de seqüências de imagens empregadas em trabalhos congêneres. Inicialmente é desenvolvida uma formulação matemática das transformadas adaptativas à forma utilizando operadores lineares e, com base nela, é obtida uma métrica que possibilita a avaliação teórica do desempenho dessas transformadas. A comparação das grandezas obtidas com resultados de experimentos mostram a validade dessa métrica para a finalidade visada. Em seguida é analisada a questão do melhor alinhamento dos coeficientes das transformadas unidimensionais de duas colunas com dimensões distintas e é proposto um método de alinhamento pela fase. Esse método caracteriza-se pela baixa complexidade e os resultados experimentais demonstram o seu desempenho superior ao de outros encontrados na literatura. Problemas específicos da codificação adaptativa à forma referentes à quantização dos coeficientes da transformada empregada são abordados matematicamente para diversas e freqüentes versões de sua implementação. Apresenta-se um método para solucionar simultaneamente os problemas da distorção do valor médio e da correlação do erro do sinal introduzido pela quantização. Constata-se experimentalmente sua maior eficiência de codificação em relação à de outros métodos propostos em trabalhos recentes. Um grande número de possíveis modificações de um codificador de cadeia diferencial, método bastante empregado para a codificação de contorno sem perda, é identificado e avaliado, concluindo-se com a implementação de um método que introduz aquelas mudanças que resultaram em aumento significativo da eficiência de codificação da forma de objetos. Por fim, propõe-se um esquema genérico de decomposição em subbandas através de uma transformada wavelet discreta adaptativa à forma. Os resultados dos experimentos realizados permitem concluir que o esquema oferece perspectivas de obtenção de eficiência de codificação superior à da transformada cosseno discreta adaptativa à forma, sobreturde em baixas taxas de bits por pixel. === [en] This thesis investigates shape adaptative coding of arbitrarily shaped segments. The texture and contour coding efficiency is discussed and solutions to tackle the associated problems are proposed. The presented methods are evaluated using standard image sequences. A mathematical approach for shape-adaptative transforms using linear operators is developed, followed by a metric that theoretically evaluates the transform performances. Experimental results show that the proposed metric is an efficient tool for such purposes. The proper way for grouping the 1-D transform coefficients of two image segments of different sizes is analyzed. Based on this analysis, a new low complexity method for grouping the coefficients is proposed. A better performance than other reported methods in the literature is attested by the experimental results. A mathematical analysis of the performance limitations of shape-adaptative transforms due to coefficients quantization is presented. The drawbacks discussed are the mean weighting distortion and the signal error correlation produced by the quantization process. An efficient method to simultaneously overcome both problems is proposed. The differential chain coder is an efficient and frequently employed structure for lossless encoding of object boundaries. Many modifications in the differential chain coders are investigated and evaluated, resulting in a method that reduces the bit rate to encode the object shape. Finally, a generic scheme for sub-band decomposition using shape-adaptative discrete wavelet transform is proposed. The experimental results show that such a scheme is able to provide a performance gain over the shape-adptative discrete cosine transform at low bit rates. The preliminary results suggest that this scheme could be a promising new approach for shape adaptative video coding.