Orientador: Max Henrique Machado Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:28:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Testoni_Vanessa_D.pdf: 8106484 bytes, checksum: 21b33811983b7a26e8c1bab2e56ac0aa (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A comunidade de codificação de imagens e vídeo vem também trabalhando em inovações que vão além das tradicionais técnicas de codificação de imagens e vídeo. Este trabalho é um conjunto de contribuições a vários tópicos que têm recebido crescente interesse de pesquisadores na comunidade, nominalmente, codificação escalável, codificação de baixa complexidade para dispositivos móveis, codificação de vídeo de múltiplas vistas e codificação adaptativa em tempo real. A primeira contribuição estuda o desempenho de três transformadas 3-D rápidas por blocos em um codificador de vídeo de baixa complexidade. O codificador recebeu o nome de Fast Embedded Video Codec (FEVC). Novos métodos de implementação e ordens de varredura são propostos para as transformadas. Os coeficiente 3-D são codificados por planos de bits pelos codificadores de entropia, produzindo um fluxo de bits (bitstream) de saída totalmente embutida. Todas as implementações são feitas usando arquitetura com aritmética inteira de 16 bits. Somente adições e deslocamentos de bits são necessários, o que reduz a complexidade computacional. Mesmo com essas restrições, um bom desempenho em termos de taxa de bits versus distorção pôde ser obtido e os tempos de codificação são significativamente menores (em torno de 160 vezes) quando comparados ao padrão H.264/AVC. A segunda contribuição é a otimização de uma recente abordagem proposta para codificação de vídeo de múltiplas vistas em aplicações de video-conferência e outras aplicações do tipo "unicast" similares. O cenário alvo nessa abordagem é fornecer vídeo com percepção real em 3-D e ponto de vista livre a boas taxas de compressão. Para atingir tal objetivo, pesos são atribuídos a cada vista e mapeados em parâmetros de quantização. Neste trabalho, o mapeamento ad-hoc anteriormente proposto entre pesos e parâmetros de quantização é mostrado ser quase-ótimo para uma fonte Gaussiana e um mapeamento ótimo é derivado para fonte típicas de vídeo. A terceira contribuição explora várias estratégias para varredura adaptativa dos coeficientes da transformada no padrão JPEG XR. A ordem de varredura original, global e adaptativa do JPEG XR é comparada com os métodos de varredura localizados e híbridos propostos neste trabalho. Essas novas ordens não requerem mudanças nem nos outros estágios de codificação e decodificação, nem na definição da bitstream A quarta e última contribuição propõe uma transformada por blocos dependente do sinal. As transformadas hierárquicas usualmente exploram a informação residual entre os níveis no estágio da codificação de entropia, mas não no estágio da transformada. A transformada proposta neste trabalho é uma técnica de compactação de energia que também explora as similaridades estruturais entre os níveis de resolução. A idéia central da técnica é incluir na transformada hierárquica um número de funções de base adaptativas derivadas da resolução menor do sinal. Um codificador de imagens completo foi desenvolvido para medir o desempenho da nova transformada e os resultados obtidos são discutidos neste trabalho / Abstract: The image and video coding community has often been working on new advances that go beyond traditional image and video architectures. This work is a set of contributions to various topics that have received increasing attention from researchers in the community, namely, scalable coding, low-complexity coding for portable devices, multiview video coding and run-time adaptive coding. The first contribution studies the performance of three fast block-based 3-D transforms in a low complexity video codec. The codec has received the name Fast Embedded Video Codec (FEVC). New implementation methods and scanning orders are proposed for the transforms. The 3-D coefficients are encoded bit-plane by bit-plane by entropy coders, producing a fully embedded output bitstream. All implementation is performed using 16-bit integer arithmetic. Only additions and bit shifts are necessary, thus lowering computational complexity. Even with these constraints, reasonable rate versus distortion performance can be achieved and the encoding time is significantly smaller (around 160 times) when compared to the H.264/AVC standard. The second contribution is the optimization of a recent approach proposed for multiview video coding in videoconferencing applications or other similar unicast-like applications. The target scenario in this approach is providing realistic 3-D video with free viewpoint video at good compression rates. To achieve such an objective, weights are computed for each view and mapped into quantization parameters. In this work, the previously proposed ad-hoc mapping between weights and quantization parameters is shown to be quasi-optimum for a Gaussian source and an optimum mapping is derived for a typical video source. The third contribution exploits several strategies for adaptive scanning of transform coefficients in the JPEG XR standard. The original global adaptive scanning order applied in JPEG XR is compared with the localized and hybrid scanning methods proposed in this work. These new orders do not require changes in either the other coding and decoding stages or in the bitstream definition. The fourth and last contribution proposes an hierarchical signal dependent block-based transform. Hierarchical transforms usually exploit the residual cross-level information at the entropy coding step, but not at the transform step. The transform proposed in this work is an energy compaction technique that can also exploit these cross-resolution-level structural similarities. The core idea of the technique is to include in the hierarchical transform a number of adaptive basis functions derived from the lower resolution of the signal. A full image codec is developed in order to measure the performance of the new transform and the obtained results are discussed in this work / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Max Henrique Machado Costa, Leonardo de Souza Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T14:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Testoni_Vanessa_M.pdf: 4002014 bytes, checksum: 340fce287ea15c5d681c3f317544e1ab (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As pesquisas na área de codificação de vídeo buscam técnicas que alcancem taxas de compressão cada vez mais altas. O aumento da compressão é obtido ao custo do aumento da complexidade dos algoritmos de codificação, que é suportado pelo também constante aumento da capacidade dos processadores. Entretanto, em alguns cenários de codificação e transmissão de vídeo, a utilização destes processadores de alta capacidade não é possível ou desejada. Isso exige o desenvolvimento de codificadores de vídeo focados na obtenção de tempos de processamento reduzido e na utilização de poucos recursos computacionais, tais como o sistema de codificação apresentado neste trabalho. Para o desenvolvimento deste sistema foi utilizada a transformada de Hadamard tridimensional implementada de forma otimizada e um codificador adaptativo de Golomb por planos de bits que acrescenta ao sistema a desejável característica de ser progressivo. A implementação do sistema é adaptada para realizar somente operações matemáticas rápidas e alocar pouca memória computacional. Mesmo com a utilização destas técnicas focadas em rapidez, foram obtidos bons resultados experimentais em termos da razão de sinal de pico por ruído em função da taxa de bits por pixel / Abstract: The research on video coding systems has always been looking for techniques that can reach the highest possible compression rate. This compression rate increase is generally achieved by means of increased coding complexity, which is supported by the continuous increase verified in computational power. However, in some video coding and transmission situations, the use of high capacity processors is not possible or desirable. These situations require the development of video coders focused on the achievement of reduced execution times and on the requirement of few computational resources, just as the video coding system proposed in this dissertation. The proposed system uses three dimensional Hadamard transforms, implemented in an efficient way, and adaptive entropy coding with Golomb codes applied to bit planes, whichs adds to the system the desirable characteristic of being progressive. The computational system implementation is designed to perform only fast mathematical operations and to require small computational memory. Even with the use of these constrained techniques, good experimental results, in terms of peak signal to noise ratio (PSNR) versus pixel bit-rate were achieved. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica