Αλγοριθμοι Και Αρχιτεκτονικες Vlsi Για Συμπιεση Ψηφιακων Εικονων

Abstract

Μέλη Εξεταστικής Επιτροπής καθ. Θ. Παπαθεοδώρου (επιβλέπων) καθ. Κ. Γκούτης αν. καθ. Σ. Κόλλιας καθ. Ε. Κυρούσης λεκ. Α. Μπίρμπας καθ. Π. Σπυράκης αν. καθ. Α. Στουραίτης Δεκέμβριος 1993 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΚΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΕΣ VLSI ΓΙΑ ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ Χαράλαμπος Κ. Καραθανάσης Διδακτορική Διατριβή Μέλη Εξεταστικής-ΈΐΜχροπής καθ. Θ. Παπαθεοδώρου (επιβλέπων) καθ. Κ. Γκούτης αν. καθ. Σ. Κόλλιας καθ. Ε. Κυρούσης λεκ. Α. Μπίρμπας καθ. Π. Σπυράκης αν. καθ. Α. Στουραίτης Δεκέμβριος 1993 ΠερίληψηΣτη διατριβή αυτή εστιάζουμε την προσοχή μας σε υβριδικούς αλγορίθμους πρόβλεψης -μετασχηματισμών για συμπίεση ψηφιακών εικόνων, για τους οποίους παρουσιάζουμε βελτιώσεις όπως και αρχιτεκτονικές VLSI για την υλοποίηση τους σε συνθήκες πραγ ματικού χρόνου. Αρχικά προτείνουμε ένα αλγόριθμο βασισμένο σε περιστροφές για τον υπολογισμό του Διακριτού Μετασχηματισμού Συνημίτονου (ΔΜΣ), ο οποίος υλο ποιούμενος με τη χρήση ενός πρωτότυπου κυκλώματος περιστροφής κατανεμημένης αριθ μητικής, οδηγεί σε συνολικές απαιτήσεις ROM μικρότερες από το 10% εκείνων, άλλων γνωστών υλοποιήσεων του ΔΜΣ, για την ίδια ταχύτητα λειτουργίας. Επειτα, ασχολού μαστε με τον Διαμορφωμένο Επικαλυπτόμενο Μετασχηματισμό (ΔΕΜ), ο οποίος χρη σιμοποιείται για την αντιμετώπιση του φαινομένου "παρενέργειας τμημάτων", που εμ φανίζεται κατά την κωδικοποίηση εικόνων σε πολύ χαμηλούς ρυθμούς. Για τον ΔΕΜ προτείνουμε μια πολύ αποδοτική παράλληλη αρχιτεκτονική, η οποία αναπτύχθηκε με τη βοήθεια της μεθοδολογίας αναδρομής στο χρόνο. Κατόπιν, παρουσιάζουμε εύκαμπτες συ στολικές διατάζεις τμηματικής σύγκρισης εξαντλητικής αναζήτησης για τα προβλήματα εκτίμησης κίνησης και στερεοσκοπικής διαφοράς, τα οποία έχουν κεντρικό ρόλο στις προ βλεπτικές τεχνικές συμπίεσης. Στη συνέχεια προτείνουμε ταχείς αλγορίθμους Μαρκοβιανών Στοχαστικών Πεδίων (ΜΣΠ) για ανίχνευση ακμών, για μη γραμμική εξομάλυνση εικόνας με διατήρηση ακμών και για εκτίμηση οπτικής ροής, οι οποίοι μπορούν να βελτιώσουν δραματικά την απόδοση των υβριδικών τεχνικών συμπίεσης εικόνας. Τέλος, εισάγουμε VLSI αρχιτεκτονικές για την υλοποίηση των αλγορίθμων αυτών, ικανές να αποτελέσουν τον υπολογιστικό πυρήνα ενός βασισμένου σε ΜΣΠ Εξειδικευμένου Συστή ματος Επεξεργασίας Εικόνας.