FELICS – Wikipedia

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FELICS, das für Fast Efficient & Lossless Image Compression System steht, ist ein verlustfreier Bildkomprimierungsalgorithmus, der fünfmal schneller als der ursprüngliche verlustfreie JPEG-Codec arbeitet und ein ähnliches Komprimierungsverhältnis erzielt.[1]

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Geschichte[edit]

Es wurde von Paul G. Howard und Jeffrey S. Vitter vom Institut für Informatik der Brown University in Providence, Rhode Island, USA, erfunden und erstmals 1993 auf der IEEE-Datenkomprimierungskonferenz in Snowbird, Utah, vorgestellt. Es wurde erfolgreich in Hardware implementiert und als Teil von HiRISE auf dem Mars Reconnaissance Orbiter bereitgestellt.[2]

Prinzip[edit]

Pixelvorhersage-Nachbarschaften.

Wie andere verlustfreie Codecs für Bilder mit kontinuierlichem Ton dekorreliert FELICS das Bild und codiert es mit einem Entropiecodierer. Die Dekorrelation ist der Kontext

Δ=H.– –L.{ displaystyle Delta = HL}

wo

H.=meinx((P.1,P.2){ displaystyle H = max (P1, P2)}

und

L.=michn((P.1,P.2){ displaystyle L = min (P1, P2)}

wo

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P.1,P.2{ displaystyle P1, P2}

sind die zwei nächsten Nachbarn des Pixels (kausal, bereits codiert und beim Decodierer bekannt), die zum Bereitstellen des Kontexts zum Codieren des vorliegenden Pixels verwendet werden

P.{ displaystyle P}

. Außer am oberen und linken Rand sind dies das Pixel oben und das Pixel links. Zum Beispiel sind die Nachbarn von Pixel X im Diagramm A und B, aber wenn X auf der linken Seite wäre, wären seine Nachbarn B und D.

P liegt innerhalb des geschlossenen Intervalls [L, H] ungefähr die halbe Zeit. Andernfalls liegt es über H oder unter L. Diese können als 1, 01 bzw. 00 codiert werden (S. 4). Die folgende Abbildung zeigt das (idealisierte) Histogramm der Pixel und ihre Intensitätswerte entlang der x-Achse sowie die Häufigkeit des Auftretens entlang der y-Achse.
FELICS Predictor.png

Die Verteilung von P innerhalb des Bereichs [L, H] ist fast gleichmäßig mit einem kleinen Peak in der Nähe des Zentrums

((L.+H.)/.2{ displaystyle (L + H) / 2}

dieses Bereichs. Wenn P in den Bereich fällt [L, H], P – L wird unter Verwendung eines angepassten Binärcodes codiert, so dass Werte in der Mitte des Bereichs den Boden verwenden (log2(Δ + 1)) Bits und Werte an den Enden verwenden Ceil (log2(Δ + 1)) Bits (S. 2). Wenn beispielsweise Δ = 11 ist, können die Codes für P – L in 0 bis 11 0000, 0001, 0010, 0011, 010, 011, 100, 101, 1100, 1101, 1110, 1111 sein.

Außerhalb des Bereichs tendiert P dazu, auf jeder Seite einer geometrischen Verteilung zu folgen (S. 3). Es wird unter Verwendung eines Rice-Codes mit Parametern codiert, die basierend auf vorherigen Auswahlmöglichkeiten ausgewählt wurden. Für jedes Δ und jeden möglichen Reiscode-Parameter kDer Algorithmus verfolgt die Gesamtzahl der Bits, die zum Codieren von Pixeln außerhalb des Bereichs verwendet worden wären. Dann wählt es für jedes Pixel den Reiscode mit dem auf Δ basierenden am Pixel.

Verbesserungen[edit]

Zu den Verbesserungen von FELICS gehören Methoden zum Schätzen von Δ und zum Schätzen k. Zum Beispiel erkennt der Artikel von Howard und Vitter, dass relativ flache Bereiche (mit kleinem Δ, insbesondere wenn L = H) etwas Rauschen aufweisen können, und die Kompressionsleistung in diesen Bereichen verbessert sich durch Verbreiterung des Intervalls, wodurch das effektive Δ erhöht wird. Es ist auch möglich, das Optimum abzuschätzen k für ein gegebenes Δ basierend auf dem Mittelwert aller bisher gesehenen Vorhersagereste, was schneller ist und weniger Speicher benötigt als die Berechnung der Anzahl der jeweils verwendeten Bits k.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ PG Howard und JS Vitter, Schnelle und effiziente verlustfreie Bildkomprimierung, Tagungsband der IEEE Data Compression Conference 1993 (DCC ’93), Snowbird, UT, April 1993, 351-360.
  2. ^ AS McEwen, EM Eliason, JW Bergstrom, NT Bridges, CJ Hansen, WA Delamere, JA Grant, VC Gulick, KE Herkenhoff, L. Keszthelyi, RL Kirk, MT Mellon, SW Squyres, N. Thomas und CM Weitz. Hochauflösendes bildgebendes wissenschaftliches Experiment des Mars Reconnaissance Orbiter (HiRISE), Zeitschrift für geophysikalische Forschung112 (E05S02), 2007, 40 Seiten.


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