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블록별 양자화를 이용한 HDR 영상의 효율적인 JPEG 압축 기법
Block Based Efficient JPEG Encoding Algorithm for HDR Images 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.11 no.4, 2007년, pp.219 - 226  

이철 (고려대학교 전자전기공학과) ,  김창수 (고려대학교 전자전기공학과)

초록
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본 논문은 HDR(High Dynamic Range) 영상을 기존의 JPEG 압축 방법을 이용하여 효율적으로 압축할 수 있는 방안을 제안한다. 입력 HDR 영상을 동적 영역 압축(Dynamic range compression)하여 통해 얻어지는 LDR(Low Dynamic Rage) 영상 및 HDR 영상과 LDR영상의 비율을 나타내는 비율 (Ratio) 영상으로 분리한다. LDR 영상은 하위 호환성을 유지하기 위해 기존의 JPEG 알고리듬을 이용하여 압축하며, 비율 영상은 각 블록별로 HVS(Human Visual System)이 인지하는 차이를 모델링비용함수를 최소화 하도록 압축한다. 따라서 제안하는 알고리듬을 적용하면 동일한 조건에서 압축된 결과 영상에 왜곡이 적게 발생하게 되며, 컴퓨터 모의실험을 통해 그 유효성을 확인한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An efficient block based two-layer JPEG encoding algorithm is proposed to compress high dynamic range (HDR) images in this work. The proposed algorithm separates an input HDR image into a tone-mapped low dynamic range (LDR) image and a ratio image, which represents the quotients of the original HDR ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 HDR 영상을 LDR 및 비율의 두 영상으로 나누어 하위 호환성을 갖도록 JPEG으로 압축하는 방법을 제안하였다. 제안하는 방법에서는 비율 영상을 각 블록별로 비용함수를 최소로 하도록 양자화 테이블을 선택하여 압축한다.
  • 본 논문에서는 HDR 영상을 톤 매핑된 LDR 영상 및 입력 HDR 영상과 LDR 영상의 몫으로 나타내는 비율 (Ratio) 영상으로 나누어 독립적으로 압축하는 기법을 제안한다. LDR 영상은 하위 호환성을 유지하기 위해서 기존의 표준 JPEG을 이용하여 압축을 하며, 비율 영상은 각 블록 별로 HVS이 인지하는 차이를 모델링한 비용 함수를 최소로 하도록 하는 양자화 테이블을 이용하여 압축한다.
  • 현재 HDR 영상을 기존의 장치에 그대로 출력할 수 없으므로, 출력을 위한 변환의 필요성이 발생하게 되는데 이러한 변환 과정을 톤 매핑 (tone mapping) 또는 동적 영역 압축 (dynamic range compression)이라 하며, 현재까지 많은 연구가 진행되었다 [7][8][9]. 이러한 연구의 목적은 HDR 영상 내의 정보를 최대한 유지하면서 동적 영역을 줄여 기존의 디스플레이 장치에 표현하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OpenEXR 방식은 어떤 압축방법을 제공하는가? 가장 최근에 제안되어 영화의 특수효과 등의 분야에 사용되기도 하는 OpenEXR[10] 방식에서는 각각의 RGB 색상 채널을 IEEE 부동소수점을 표현하는 방식과 유사하게 부호 비트 (sign bit), 가수 및 지수로 분리하여 16 비트로 저장한다. 또한 OpenEXR 방식은 run-length coding 및 웨이블릿을 이용한 압축방법을 제공한다. 위의 3가지 압축 방식은 HDR 영상의 정보를 최대한 유지하기 위한 목표를 가지고 개발되었으며, HVS의 특성을 고려하지는 않는다.
디지털 영상의 동적 영역은 무엇으로 정의되는가? 디지털 영상의 동적 영역(dynamic range)은 영상 내에서 가장 밝은 화소값과 가장 어두운 화소값의 비율로 정의된다. 실제 인간의 시각 인지 시스템(HVS) 은 차수(order) 5 이상의 동적 영역을 인지할 수 있는데 반해, 일반적인 디지털 카메라 및 모니터는 차수 2의 동적 영역을 표현할 수 있다.
RGBE, LogLuv 방식은 무엇을 이용하여 압축을 하는가? LogLuv [12] 방식은 RGB 색상정보를 휘도로 변환하여 16 비트로 표현하고 색차 정보인 u 및 v는 8비트로 표현한다. 위의 두 방식에서는 각 채널을 run-length coding을 이용하여 무손실 압축을 한다. 가장 최근에 제안되어 영화의 특수효과 등의 분야에 사용되기도 하는 OpenEXR[10] 방식에서는 각각의 RGB 색상 채널을 IEEE 부동소수점을 표현하는 방식과 유사하게 부호 비트 (sign bit), 가수 및 지수로 분리하여 16 비트로 저장한다.
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