Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
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Compression of 3D color integral images using 2D referencing technique

2차원 참조 기법을 이용한 3D 컬러 집적 영상의 압축

  • 김종호 (순천대학교 정보통신공학부 멀티미디어공학) ;
  • 유훈 (상명대학교 디지털미디어학부)
  • Published : 2009.12.31
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Abstract

This paper proposes an effective compression method to utilize the 3D integral image with large amount of data obtained by a lens array in various applications. The conventional compression methods for still images exhibit low performance in terms of coding efficiency and visual quality, since they cannot remove the correlation between elemental images. In the moving picture compression methods, 1D scanning techniques that produce a sequence of elemental images are not enough to remove the directional correlation between elemental images. The proposed method effectively sequences the elemental images from an integral image by the 2D referencing technique and compresses them using the multi-frame referencing of H.264/AVC. The proposed 2D referencing technique selects the optimal reference image according to vertical, horizontal, and diagonal correlation between elemental images. Experimental results show that compression with the sequence of elemental images presents better coding efficiency than that of still image compression. Moreover, the proposed 2D referencing technique is superior to the 1D scanning methods in terms of the objective performance and visual quality.

본 논문에서는 렌즈 배열에 의한 대용량의 3차원 집적 영상을 활용하기 위한 효율적인 압축 방법을 제안한다. 기존의 정지영상 압축 기법은 각 요소 영상간의 상관도를 적절하게 제거하지 못하여 압축 효율 및 화질 측면에서 낮은 성능을 보인다. 또한, 각 요소 영상을 1차원 스캔방법에 의해 분리하여 동영상 압축기법을 이용할 경우 요소 영상간 상관도를 효과적으로 제거하는 데 한계가 있다. 제안하는 방식에서는 2차원 참조기법에 의해 각 요소 영상을 분리하고, 이를 H.264/AVC의 다중 프레임 참조 기법을 이용하여 효과적으로 압축한다. 제안하는 2차원 참조 기법은 요소 영상의 수직, 수평 및 대각 방향의 상관도에 따라 최적의 참조 영상을 선택할 수 있어 가장 좋은 압축성능을 나타낸다. 실험 결과는 정지 영상 압축 방법에 비해 요소 영상을 분리하는 방법이 압축 성능을 향상시킴을 보이고, 제안하는 2차원 참조 기법이 1차원 스캔 방식에 비해 주관적 화질 및 객관적 성능에 있어 뛰어남을 보인다.

Keywords

References

  1. G. Lippmann, 'La photographic integrale,' Comptes-Rendus Acad. Sci., vol. 146, pp. 446-451, 1908
  2. F. Okano, H. Hoshino, J. Arai, and I. Yuyama, 'Real-time pickup method for a three-dimensional image based on integral photogrphy,' Appl. Opt., vol. 36, pp. 1598-1603, 1997 https://doi.org/10.1364/AO.36.001598
  3. F. Okano, H. Hoshino, J. Arai, and I. Yuyama, 'Three-dimensional video system based on integral photography,' Opt. Eng., vol. 38, pp. 1072-1077, 1997 https://doi.org/10.1117/1.602152
  4. S. A. Benton, ed., Selected Papers on Three-Dimensional Displays, Bellingham, WA.: SPIE Optical Eng. Press, 2001
  5. D. H. McMahon and H. J. Caulfield, 'A technique for producingwide-angle holographic displays,' Appl. Opt., vol. 9, pp. 91-96, 1970 https://doi.org/10.1364/AO.9.000091
  6. T. Okoshi, 'Three-dimensional displays,' Proceedings of IEEE, vol. 68, pp. 548-564, 1980 https://doi.org/10.1109/PROC.1980.11695
  7. C. B. Burckhardt, 'Optimum parameters and resolution limitation of integral photography,' J. Opt. Soc. Am., vol. 58, pp. 71-76, 1968 https://doi.org/10.1364/JOSA.58.000071
  8. H. Arimoto and B. Javidi, 'Integral three-dimensional imaging with digital reconstruction,' Opt. Lett., vol. 26, pp. 157-159, 2001 https://doi.org/10.1364/OL.26.000157
  9. J. Jang and B. Javidi, 'Three-dimensional synthetic aperture integral imaging,' Opt. Lett., vol. 27, pp. 1144-1146, 2002 https://doi.org/10.1364/OL.27.001144
  10. A. Stern and B. Javidi, '3-D computational synthetic aperture integral imaging (COMPSAII),' Opt. Express, vol. 11, pp. 2446-2451, 2003 https://doi.org/10.1364/OE.11.002446
  11. Y. Frauel and B. Javidi, 'Digital three-dimensional image correlation by use of computer reconstructed integral imaging,' Appl. Opt., vol. 41, pp. 5488-5496, 2002 https://doi.org/10.1364/AO.41.005488
  12. 신동학, 유훈, '원형매핑 모델과 보간법을 복합 사용 하는 컴퓨터 집적 영상 복원 기술에서 3D 영상의 해상도 개선,' 한국해양정보통신학회 논문지, 제12권, 제10호, pp. 1853-1859, 2008
  13. 신동학, 유훈, '크기가변 확대 기법 기반의 컴퓨터적집적 영상 방법을 이용한 3D 영상의 해상도 개선,' 한국해양정보통신학회 논문지, 제12권, 제12호, pp. 2271-2276, 2008
  14. 신동학, 유훈, '평면기반 컴퓨터 집적 영상 복원 기술의 신호 모델을 이용한 3D 복원 영상 분석,' 한국해양정보통신학회 논문지, 제13권, 제1호, pp. 121-126, 2009
  15. M. C. Forman and A. Aggoun, 'Quantisation strategies for 3D-DCT-based compression of full parallax 3D images,' in Proceedings of Int. Conf. on Image Processing and Its Applications, 6th, pp. 32-35, Ireland, 1997
  16. R. Zaharia, A. Aggoun, and M. McCormick, 'Adaptive 3D-DCT compression algorithm for continuous parallax 3D integral imaging,' Signal Processing: Image Communication, vol. 17, pp. 231-242, 2002 https://doi.org/10.1016/S0923-5965(01)00020-0
  17. J. Jang, S. Yeom, and B. Javidi, 'Compression of ray information in three-dimensional integral imaging using the Karhunen-Loeve transform,' Opt. Eng., vol. 44, pp. 127001.1-127001.10, 2005 https://doi.org/10.1117/1.2148947
  18. S. Yeom, A. Stern, and B. Javidi, 'Compression of 3D color integral images,' Opt. Express, vol. 12, no. 8, pp. 1632-1642, 2004 https://doi.org/10.1364/OPEX.12.001632
  19. Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information: Video, ISO/IEC 13818-2, 1994
  20. Information Technology - Coding of Audio-Visual Objects: Visual, ISO/IEC 14496-2, 1998
  21. Information Technology - Coding of Audio-Visual Objects: Advanced Video Coding, ISO/IEC 14496-10 |ITU-T Rec. H.264, 2003
  22. W. B. Pennebaker and J. L. Mitchell, JPEG Still Image Data Compression Standard, New York: Van Nostrand, 1993
  23. [Online]. Available: ftp.uu.net:/graphics/jpeg/jpegsrc. v6b.tar.gz
  24. MPEG Video Group, 'MPEG-4 video verification model v. 18.0,' ISO/IEC N3908, 2001
  25. [Online]. Available: http://iphome.hhi.de/suehring/tml/