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Studio delle relazioni tra componenti di colore di dati CFA mediante analisi multiscala

Informazioni tesi

  Autore: Marco Corda
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Roma Tor Vergata
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze matematiche
  Relatore: Massimo Picardello
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 233

La tesi tratta la compressione lossy di dati CFA provenienti da camere digitali di medio-alto livello. L'obiettivo è analizzare le componenti di colore di dati CFA mediante analisi multiscala, alla ricerca di relazioni di energia da sfruttare per il miglioramento degli algoritmi di codifica standard.
In particolare, il primo capitolo descrive in maniera dettagliata che cosa vuol dire "comprimere" e quali sono le tecniche standard impiegate dagli algoritmi di codifica JPEG e JPEG2000. Il secondo capitolo mostra gli algoritmi di compressione utilizzati nelle video camere digitale: si vedrà che l'implementazione di algoritmi basati sull'analisi wavelet, consente una migliore qualità del segnale a parità di rapporto di compressione.
Il capitolo 3 è dedicato in maniera approfondita all'analisi wavelet, dove verranno illustrate dal punto di vista matematico le potenzialità di tale strumento (CWT,DWT, FWT, ecc). La seconda parte del capitolo, invece, tratta le tecniche di Edge-Detection standard e quelle implementate tramite analisi wavelet. Ciò consentirà di capire le differenze tra le tecniche recenti di compressione rispetto a quelle standard.
Infine, il capitolo 4 mostra un metodo alternativo per migliorare la codifica degli algoritmi standard: l'idea di base è sfruttare la correlazione tra le componenti di colore , ad esempio di una determinata immagine, trasmettendo solamente l'informazione più significativa, determinata mediante approssimazione polinomiale a partire dai contorni (edge) dell'immagine stessa. Gli edge analizzati sono stati localizzati mediante la trasformata wavelet continua (CWT). Lo schema di codifica ideato alla fine di questo capitolo (implementato con matlab), garantisce una buona ricostruzione del segnale ed un alto livello di compressione, riducendo i tempi computazionali e i costi di gestione dei sistemi.

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Introduzione Nell ultimo decennio i notevoli progressi della tecnologia hanno portato significativi sviluppi nel campo digitale, con la nascita di molteplici dispositivi per l acquisizione, la memorizzazione e la stampa di dati discreti. Il problema dei costi elevati di gestione dovuti alla trasmissibilit dei dati e alla successiva mem orizzazione, Ł stato risolto attraverso processi di compressione in grado di ridurre la mole dei dati e garantire una rappresentazione ottimale dell informazione. Gli algoritmi di compressione sfruttano la ridondanza dei dati per rimuovere le informazioni di segnale ritenute poco rilevanti per la qualit dell immagine ricostruita. L ottimizzazione degli algoritmi di codifica consente di guadagnare in termini di efficacia ed efficienza di compressione, garantendo una riproduzione piø fedele dell immagine con un dis pendio minimo di memoria. Ricerche recenti hanno prodotto algoritmi che garantiscono un elevato rapporto di compressione, ma il cui alto costo computazionale rende difficile l integrazione nei sistemi SoC (System on chip). Le ultime tecniche si basano sulla localizzazione dei contorni di un immagine, che costituiscono circa il 10% della rappresentazione: l idea Ł trasmettere solamente questo tipo di informazione, in quanto essa costituisce la parte significativa del segnale e permette la ricostruzione ottimale dell intero segnale in fase di decodifica. Sfruttando tale caratteristica, in questa tesi andremo ad indagare sulle correlazioni significative in corrispondenza di edge tra le componenti di un opportuno spazio di colore (nel formato standard RGB (Red, Green, Blue) e compresso YCbCr (componente di luminanza (Y) e componenti cromatiche campionate (Cb, Cr)) ) di una immagine. In particolare, verranno analizzati dati a mosaico restituiti da una camer a digitale di medio-alto livello, la quale utilizza un filtro CFA (Color-filter-Array) anteposto al sensore di acquisizione. Un immagine a colori nel formato RGB richiede tre valori ad ogni locazione di pixel; di conseguenza, per misurare l intensit di ogni compo nente dello spettro sono necessari teoricamente tre sensori separati. Cos facendo, ciascuna componente spettrale Ł acquisita dal corrispondente sensore. Tuttavia, durante la ricostruzione Ł necessaria una precisa registrazione dell allineamento dei tre piani di colore che pu comportare un alto costo computazionale del sistema. Per tale motivo, le camere di medio-alto livello utilizzano un unico sensore per acquisire i valori d intensit RGB. In particolare, il filtro CFA Ł costituito da una struttura a mosaico che permette la memorizzazione di un solo pixel su ciascuna locazione di memoria. 1

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Parole chiave

analisi multiscala
analisi wavelet
approssimazione polinomiale
bit rate
camere digitali
cfa (color-filter-array)
codifica
componenti di colore
compressione lossy
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