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Algo Vision LuraTech GmbH Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte Dr. Michael Thierschmann IfKom-Forum 2002.

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Präsentation zum Thema: "Algo Vision LuraTech GmbH Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte Dr. Michael Thierschmann IfKom-Forum 2002."—  Präsentation transkript:

1 Algo Vision LuraTech GmbH Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte Dr. Michael Thierschmann IfKom-Forum März 2002

2 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 2 Übersicht Firmenprofil Grundlagen der Datenkompression Kompressionsverfahren Kodierungstechniken Rasterdatenkompression - Multilayer-Verfahren Ebenenzerlegung Eigenschaften und Einsatzbereiche von LuraDocument

3 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 3 Firmenprofil Übernahme der Operations der LuraTech GmbH durch Algo Vision -->Algo Vision LuraTech GmbH 100%-Tochter der Algo Vision Plc. LuraTech ursprünglich gegründet 1994 in Berlin anläßlich der Verleihung eines Forschungspreises für LuraTechs Wavelet- Algorithmus für Bildkompression durch das DLR (ehm. DARA) Standorte Berlin und Redwood City zur Zeit 26 Mitarbeiter Entwicklung von Kompressionssoftware und -hardware im Produkt- und Projektgeschäft Realisierung von Bildarchivlösungen für das WEB

4 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 4 Hintergrund / Szenario Bedarf an datenintensiven Applikationen über mobile Systeme wächst Märkte: Digitale Photographie, MedTech, DMS, etc. Warum mobil: Verfügbarkeit, Zeit, Kosten, Redundanz Derzeit verfügbare Bandbreiten reichen nicht aus! Aber: Anwachsen der Bandbreite von GSM zu UMTS Verwendung von mobilen Endgeräten wird massiv anwachsen Datenmengen werden überproportional anwachsen Herkömmliche Kompressionsverfahren (z.B. JPEG) sind nicht ausreichend in Qualität und Funktionsumfang Neue Standards mit JPEG2000

5 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 5 Kompressionsverfahren verlustbehaftetverlustlos kleinster maximaler Fehler kleinster mittlerer Fehler Daten, Programme Bilder Daten, Programme Bilder lossless lzw, gzip, arj compress lossless JPEG LS LuraWave.jp2 lossy JPEG, MPEG LuraWave.jp2 LuraDocument near lossless (LuraWave.jp2) Modi Programme

6 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 6 Einsatzbereiche Kompressionsfaktor = Originalbildgröße Dateigröße des komprimierten Bildes Original LuraWave.jp2 (JPEG2000) verlustlos Kompressionsfaktor verlustbehaftet JPEG Kompressionsfaktor 100 eines Graustufenbildes bedeutet 0.08 Bit pro Pixel TIFF

7 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 7 Redundanz Bild- und Videodaten sind redundant örtlichzeitlich

8 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 8 Kompression durch Redundanzbeseitigung Örtliche Redundanzbeseitigung Prädiktionskodierung Transformationskodierung DCT (JPEG, MPEG) Waveletkodierung (JPEG2000) Zeitliche Redundanzbeseitigung Bewegungskompensierte Prädiktionskodierung 3D - Waveletkodierung Spektrale Redundanzbeseitigung Waveletkodierung Fraktale Kodierung Kontextbezogene Redundanzbeseitigung

9 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 9 Prädiktionskodierung (pixelbasiert) Redundanzreduktion durch Vorhersage des aktuellen Pixels aus bekannten Pixeln aus der Vergangenheit. unbekannte Zukunft bekannte Vergangenheit

10 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 10 1D Transformationskodierung Graustufenbild Verbundverteilungsdichte (Auftretenshäufigkeit (Auftretenshäufigkeit ) f(x) Pixelintensität an gerader x-Position f(x+1) Pixelintensität an benachbarter ungerader x-Position x

11 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 11 Basisfunktionen DCT Basisblöcke KLT Basisblöcke Transformsbasis von JPEG und MPEG OptimaleTransformsbasis(bildabhängig)

12 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 12 Partielle Kodierung Original LuraWave.jp2(JPEG2000) Rekonstruktion mit Koeffezienten (JPEG) DCT

13 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 13 Einstufige Wavelet-Transformation Originalbild Einstufige Zerlegung

14 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 14 Vorteile von LuraWave.jp2 (JPEG2000) Im Vergleich zum gegenwärtig verbreiteten Standard JPEG: Deutlich verbesserte Bildqualität bei gleicher Kompressionsrate, bzw. kleinere Dateigrößen bei gleicher Bildqualität Vergrößerter Funktionenumfang, und als Standard verabschiedet LuraWave.jp2: 8 kByteISO-Standard (JPEG): 8 kByteOriginal: 1229 kByte

15 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 15 Rasterdatenkompression - Multilayer-Verfahren am Beispiel von LuraDocument

16 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 16 Einsatzbereiche von LuraDocument Dokumentenmanagementsysteme, z.B. EASY Software AG GFT Solutions GmbH Louis Leitz Digital Office GmbH SER AG Archiv-Systeme, z.B. bit by bit Software AG Bauer-Vertriebs KG Minol Messtechnik Intuitive Inc. (Canon Medical) Geoinformationssysteme, z.B. GEBIG GIS GmbH Tensing SiCad

17 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 17 Einsatzbereich von LuraDocument Original JPEG LuraWave.jp2 verlustlos LuraDocument (farbig) LuraDocument (s/w) Fax G4 (s/w) Kompressionsfaktor verlustbehaftet Texte nicht lesbar ohne Farben s/w (bitonal)

18 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 18 Digitale Dokumente Digitales Dokument ist vorhanden Originalformat PDF Fax Group 4 TIFF GIF JPEG Fax Group 4 LuraDocument Digitales Dokument ist nicht vorhanden, aber ein Ausdruck Scanner + Kompression

19 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 19 Problem der Dokumentenkompression Dokumente bestehen aus unterschiedlichsten Komponenten: Texte Bilder Graphiken / Logos (farbig / schwarzweiß) Hohe Kompression mit Bildkompressionsverfahren: Text nicht lesbar Archivierung mit Fax Group 4: Verlust der Farbigkeit

20 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 20 Ebenenzerlegung Textfarbe binäres Maskenbild Hintergrund- bild Zerlegung des Dokuments in drei Ebenen:

21 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 21 Funktionsprinzip LuraWave Kompression für Bildanteile Kontextbasierte arithmetische Kodierung oder Fax Group 4 für bitonales Textbild

22 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 22 Arbeitsschritte der Kodierung Original Quantisierung Textdetektion Textfarbenbestimmung Textentfernung

23 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 23 Separation Optimale Separation: gute Lesbarkeit einfache Struktur der einzelnen Ebenen sehr hoher Kompressionsgewinn

24 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 24 Dekodierung

25 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 25 Arbeitsschritte der Dekodierung bitonales Textbild + + Textfarbenbild + + Hintergrundbild = Rekonstruktion =

26 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 26 Kompressionsvergleich Original 55 kB158 kB162 kB Fax G4 LuraDocumentJPEG 23,8 MB

27 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 27 Kompressionsvergleich Original 55 kB158 kB162 kB Fax G4 LuraDocumentJPEG 23,8 MB Textbereich

28 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 28 Qualitätsvergleich Original (24 MB)

29 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 29 Qualitätsvergleich Fax Group 4 (1: kB)

30 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 30 Qualitätsvergleich LuraDocument (1: kB)

31 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 31 OCR von schwierigen Dokumenten Original 20 MB LuraDocument 61 kB

32 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 32 OCR bei schwierigen Dokumenten Textbridge (FaxG4: 255 kB) Textbridge (LDF als FaxG4: 40 kB)

33 Datenkompressionsverfahren für mobile Endgeräte, © Algo Vision LuraTech GmbH Folie 33 Dr.-Ing. Michael Thierschmann Geschäftsführung Marketing & Vertrieb Algo Vision LuraTech GmbH Tel: (0) Fax: (0) Kontakt


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