Fulltext

Adaptive Polynomial Fitting for Image Compression Based on Variance of Block Pixels

ملائمة متعدد الحدود المكيف لضغط الصور أعتمادا على تباين عناصر الصورة

Riyadh Jabbar S. Al-Bahadili

Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا
ISSN: 16816900 24120758 Year: 2015 Volume: 33 Issue: 8 Part (A) Engineering Pages: 1830-1844
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Abstract

This paper presents a proposed method to compress images using two polynomials with different models based on the value of block pixels variance. These two polynomials are chosen from different set of models, which give low number of coefficients and preserve the quality of image as much as possible. This procedure of adaptive fitting ensures that the number of coefficients for each block is as the minimum as possible depending on the value of block variance. After applying multi-level of scalar quantization and Huffman encoding to polynomials coefficients for each block of image and testing different variance thresholds; mean square error (MSE), peak signal to noise ratio (PSNR), processing time, and compression ratio (CR) are evaluated for two types of images (color and gray scales) and for different block sizes (4x4 and 8x8 pixels). Computer results showed that the proposed method gives an acceptable compression ratio and image quality compared with non-adaptive fitting. For 4x4-block size, there is an improvement in PSNR (25.19 dB) compared with nonlinear polynomial case (25.08 dB). In addition, CR (7.45) is better than both cases (7.11 for linear and 5.56 for nonlinear polynomial case). The results showed that the suggested method of adaptive polynomial fitting is more suitable for gray scale images (including handwriting images).

يقدم هذا البحث طريقة مقترحة لضغط الصور باستخدام دالتين من متعددات الحدود مع نماذج مختلفة بناء على قيم التباين لعناصر الصورة.(pixels variance) تم اختيار متعددات الحدود هذه من مجموعة مختلفة من النماذج، والتي تعطي أقل عدد من المعاملات مع الحفاظ على جودة الصورة قدر الإمكان. هذا الإجراء من الملائمة المكيفة يضمن أن عدد المعاملات لكل كتلة من عناصر الصورة هو الحد الأدنى الممكن استخدامه اعتمادا على قيمة تباين الكتلة. بعد تطبيق مستويات متعددة من التكميم العددي (scalar quantization) وترميز هوفمان (Huffman encoding) لمعاملات متعددات الحدود لكل كتلة من الصورة واختبار عتبات مختلفة من تباين عناصر الصورة (variance thresholds)، فأن معدل مربع الخطأ(MSE)، نسبة قيمة عنصر الصورة الى الضوضاء(PSNR)، وقت المعالجة، ونسبة ضغط الصورة قد تم حسابها لنوعين من الصور (ملون ورمادي المستويات) ولنوعين من أحجام كتل عناصر الصورة (4×4 و8×8 عنصر). أظهرت نتائج الحاسوب أن الطريقة المقترحة تعطي نسبة ضغط وجودة صوره مقبولة مقارنة مع طرق الملائمة الغير مكيفة لضغط الصور. في حالة حجم الكتلة 4×4 فقد تم الحصول على جودة صوره (21.19 دسيبل) مقارنة مع حالة متعدد الحدود الغير خطي (25.08 دسيبل). بالإضافة الى ذلك فأن نسبة الضغط في الطريقة المقترحة (7.45) هي أفضل من حالة متعدد الحدود الخطي (7.11) وحالة متعدد الحدود الغير خطي (5.56). أظهرت النتائج أيضا أن الأسلوب المقترح من ملائمة متعدد الحدود المكيف هو مناسب أكثر للصور ذات المستويات الرمادية (بما في ذلك الصور ذات الكتابة اليدوية).

Keywords

Digital image processing --- image compression --- polynomial fitting --- surface fitting