~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Arc.Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Номер скриншота №:
✰ 81F2237FCEBFC5D04A2C768DB0D38A02__1716685200 ✰
Заголовок документа оригинал.:
✰ Fractal compression - Wikipedia ✰
Заголовок документа перевод.:
✰ Фрактальное сжатие — Википедия ✰
Снимок документа находящегося по адресу (URL):
✰ https://en.wikipedia.org/wiki/Fractal_compression ✰
Адрес хранения снимка оригинал (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/81/02/81f2237fcebfc5d04a2c768db0d38a02.html ✰
Адрес хранения снимка перевод (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/81/02/81f2237fcebfc5d04a2c768db0d38a02__translat.html ✰
Дата и время сохранения документа:
✰ 18.06.2024 01:28:31 (GMT+3, MSK) ✰
Дата и время изменения документа (по данным источника):
✰ 26 May 2024, at 04:00 (UTC). ✰ 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Сервисы Ask3.ru: 
 Архив документов (Снимки документов, в формате HTML, PDF, PNG - подписанные ЭЦП, доказывающие существование документа в момент подписи. Перевод сохраненных документов на русский язык.)https://arc.ask3.ruОтветы на вопросы (Сервис ответов на вопросы, в основном, научной направленности)https://ask3.ru/answer2questionТоварный сопоставитель (Сервис сравнения и выбора товаров) ✰✰
✰ https://ask3.ru/product2collationПартнерыhttps://comrades.ask3.ru


Совет. Чтобы искать на странице, нажмите Ctrl+F или ⌘-F (для MacOS) и введите запрос в поле поиска.
Arc.Ask3.ru: далее начало оригинального документа

Фрактальное сжатие — Википедия Jump to content

Фрактальное сжатие

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
2 треугольника, пример, показывающий, как работает фрактальное сжатие.

Фрактальное сжатие — это с потерями метод сжатия цифровых изображений , основанный на фракталах . Этот метод лучше всего подходит для текстур и естественных изображений, поскольку части изображения часто напоминают другие части того же изображения. [1] Фрактальные алгоритмы преобразуют эти части в математические данные, называемые «фрактальными кодами», которые используются для воссоздания закодированного изображения.

Итерированные функциональные системы [ править ]

Представление фрактального изображения можно математически описать как систему итерированных функций (IFS). [2]

Для бинарных изображений [ править ]

Начнем с представления двоичного изображения , где изображение можно рассматривать как подмножество . IFS — это набор сжимающих отображений ƒ 1 ,..., ƒ N ,

Согласно этим функциям отображения IFS описывает двумерное множество S как неподвижную точку оператора Хатчинсона.

То есть H — оператор, отображающий множества в множества, а S — уникальный набор, удовлетворяющий ( S ) = S. H Идея состоит в том, чтобы построить IFS так, чтобы этот набор S был входным двоичным изображением. Множество S можно восстановить из IFS итерацией с точкой для любого непустого компактного начального множества A0 неподвижной итерация Ak + 1 = H ( Ak : ) сходится S. к

Множество S самоподобно, поскольку из H ( S ) = S следует, что S является объединением отображенных копий самого себя:

что IFS — это фрактальное представление S. Итак, мы видим ,

Расширение оттенков серого [ править ]

Представление IFS можно расширить до изображения в оттенках серого изображения , рассматривая график как подмножество изображений. . Для изображения в оттенках серого u ( x , y ) рассмотрим набор S знак равно {( Икс , у , ты ( Икс , у ))}. Тогда, как и в двоичном случае, S описывается IFS с использованием набора сжимающих отображений ƒ 1 ,..., ƒ N , но в ,

Кодировка [ править ]

Сложная проблема текущих исследований представления фрактальных изображений заключается в том, как выбрать ƒ 1 ,..., ƒ N так, чтобы его фиксированная точка аппроксимировала входное изображение, и как сделать это эффективно.

Простой подход [2] для этого используется следующая система секционированных итерированных функций (PIFS):

  1. Разделите область изображения на блоки диапазона R i размера s × s .
  2. Для каждого R i выполните поиск изображения, чтобы найти блок D i размером 2 s × 2 s , который очень похож на R i .
  3. Выберите функции отображения такие, что H ( D i ) = R i для каждого i .

На втором этапе важно найти аналогичный блок, чтобы IFS точно представлял входное изображение, поэтому достаточное количество блоков-кандидатов для D i необходимо рассмотреть . С другой стороны, большой поиск с учетом множества блоков требует больших вычислительных затрат. Это узкое место в поиске похожих блоков является причиной того, что фрактальное кодирование PIFS происходит намного медленнее, чем, например, DCT и вейвлетов представление изображений на основе .

Первоначальный алгоритм разделения квадратов и перебора , представленный Жакеном, обеспечивает отправную точку для дальнейших исследований и расширений во многих возможных направлениях: различные способы разделения изображения на блоки диапазонов различных размеров и форм; быстрые методы для быстрого поиска достаточно близко совпадающего блока домена для каждого блока диапазона вместо грубого поиска, такие как оценки быстрого движения алгоритмы ; различные способы кодирования отображения блока домена в блок диапазона; и т. д. [3]

Другие исследователи пытаются найти алгоритмы для автоматического кодирования произвольного изображения как RIFS (системы рекуррентных итерированных функций) или глобальные IFS, а не PIFS; и алгоритмы фрактального сжатия видео, включая компенсацию движения и системы трехмерных итерированных функций. [4] [5]

Фрактальное сжатие изображений во многом похоже на векторного квантования . сжатие изображений [6]

Особенности [ править ]

При фрактальном сжатии кодирование чрезвычайно затратно в вычислительном отношении из-за поиска самоподобий. Декодирование, однако, происходит довольно быстро. Хотя эта асимметрия до сих пор делала его непрактичным для приложений реального времени, когда видео архивируется для распространения с дискового хранилища или загрузки файлов, фрактальное сжатие становится более конкурентоспособным. [7] [8]

При обычных коэффициентах сжатия, примерно до 50:1, фрактальное сжатие дает результаты, аналогичные алгоритмам на основе DCT, таким как JPEG . [9] При высоких коэффициентах сжатия фрактальное сжатие может обеспечить превосходное качество. Для спутниковых изображений соотношение более 170:1. [10] были достигнуты с приемлемыми результатами. Коэффициенты фрактального сжатия видео 25:1–244:1 были достигнуты за разумное время сжатия (от 2,4 до 66 с/кадр). [11]

Эффективность сжатия увеличивается с увеличением сложности изображения и глубины цвета по сравнению с простыми изображениями в оттенках серого .

фрактальное масштабирование Независимость от разрешения и

Неотъемлемой особенностью фрактального сжатия является то, что изображения становятся независимыми от разрешения. [12] после преобразования во фрактальный код. Это связано с тем, что повторяющиеся функциональные системы в сжатом файле масштабируются бесконечно. Это неопределенное свойство масштабирования фрактала известно как «фрактальное масштабирование».

Фрактальная интерполяция [ править ]

Независимость разрешения фрактально-кодированного изображения можно использовать для увеличения разрешения изображения. Этот процесс также известен как «фрактальная интерполяция». При фрактальной интерполяции изображение кодируется во фрактальные коды посредством фрактального сжатия, а затем распаковывается с более высоким разрешением. использовались системы итерированных функций Результатом является изображение с повышенной дискретизацией, в котором в качестве интерполянта . [13] Фрактальная интерполяция очень хорошо сохраняет геометрические детали по сравнению с традиционными методами интерполяции, такими как билинейная интерполяция и бикубическая интерполяция . [14] [15] [16] Однако, поскольку интерполяция не может обратить вспять энтропию Шеннона, она в конечном итоге приводит к повышению резкости изображения за счет добавления случайных, а не значимых деталей. Например, невозможно увеличить изображение толпы, где лицо каждого человека состоит из одного или двух пикселей, и надеяться идентифицировать их.

История [ править ]

Майкл Барнсли руководил разработкой фрактального сжатия с 1985 года в Технологическом институте Джорджии (где и Барнсли, и Слоан были профессорами математического факультета). [17] Работу спонсировали DARPA и Технологическая исследовательская корпорация Джорджии . В результате проекта было получено несколько патентов с 1987 года. [18] Аспирант Барнсли Арно Жакен реализовал первый автоматический алгоритм в программном обеспечении в 1992 году. [19] [20] Все методы основаны на фрактальном преобразовании с использованием итерированных систем функций . Майкл Барнсли и Алан Слоан основали Iterated Systems Inc. [21] в 1987 году было получено более 20 дополнительных патентов, связанных с фрактальным сжатием.

Крупным прорывом для Iterated Systems Inc. стал процесс автоматического фрактального преобразования, который устранил необходимость вмешательства человека во время сжатия, как это было в случае ранних экспериментов с технологией фрактального сжатия. В 1992 году Itered Systems Inc. получила государственный грант в размере 2,1 миллиона долларов США. [22] разработать прототип чипа для хранения и декомпрессии цифровых изображений с использованием технологии сжатия изображений с фрактальным преобразованием.

Фрактальное сжатие изображений использовалось в ряде коммерческих приложений: onOne Software , разработанная по лицензии Iterated Systems Inc., Genuine Fractals 5. [23] Это плагин Photoshop , способный сохранять файлы в сжатом формате FIF (формат фрактального изображения). На сегодняшний день наиболее успешное использование фрактального сжатия неподвижных изображений реализовано компанией Microsoft в ее Encarta . мультимедийной энциклопедии [24] тоже по лицензии.

Iterated Systems Inc. предоставила условно-бесплатный кодировщик (Fractal Imager), автономный декодер, подключаемый декодер Netscape и пакет разработки для использования под Windows. Распространение «DLL-декомпрессора», предоставляемого ColorBox III SDK, регулировалось ограничительными режимами подискового или годового лицензирования для поставщиков проприетарного программного обеспечения, а также дискреционной схемой, которая влекла за собой продвижение продуктов Iterated Systems для определенных классов. других пользователей. [25]

ClearVideo, также известный как RealVideo (Fractal), и SoftVideo были первыми продуктами фрактального сжатия видео. ClearFusion был свободно распространяемым плагином потокового видео Iterated для веб-браузеров. В 1994 году SoftVideo получила лицензию на использование Spectrum Holobyte в своих играх на компакт-дисках, включая Falcon Gold и Star Trek: The Next Generation A Final Unity . [26]

В 1996 году компания Itered Systems Inc. объявила [27] альянс с корпорацией Mitsubishi для продвижения ClearVideo своим японским клиентам. Исходный драйвер декодера ClearVideo 1.2 по-прежнему поддерживается. [28] от Microsoft в проигрывателе Windows Media, хотя кодировщик больше не поддерживается.

Две фирмы, Total Multimedia Inc. и Dimension, заявляют, что владеют или имеют исключительную лицензию на видеотехнологию Iterated, но ни одна из них еще не выпустила рабочий продукт. В основе технологии лежат патенты США 8639053 и 8351509 компании Dimension, которые подверглись тщательному анализу. [29] Подводя итог, можно сказать, что это простая система копирования блоков квадрантов, не обладающая ни эффективностью использования полосы пропускания, ни качеством PSNR традиционных кодеков на основе DCT. В январе 2016 года TMMI объявила, что полностью отказывается от фрактальной технологии.

В исследовательских работах, опубликованных в период с 1997 по 2007 год, обсуждались возможные решения по улучшению фрактальных алгоритмов и аппаратного обеспечения кодирования. [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38]

Реализации [ править ]

Библиотеку под названием Фиаско создал Ульрих Хафнер. В 2001 году Fiasco был освещен в Linux Journal . [39] Согласно руководству Fiasco 2000-04 , Fiasco можно использовать для сжатия видео. [40] Библиотека Netpbm включает библиотеку Fiasco . [41] [42]

Фемтософт разработала реализацию фрактального сжатия изображений в Object Pascal и Java . [43]

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ Мэй, Майк (1996). «Фрактальное сжатие изображений». Американский учёный . 84 (5): 442–451. Бибкод : 1996AmSci..84..442M . JSTOR   29775747 . ПроКвест   215266230 .
  2. ^ Перейти обратно: а б Фишер, Юваль (12 августа 1992 г.). Пшемыслав Прусинкевич (ред.). Конспекты курса SIGGRAPH'92 — Фрактальное сжатие изображений (PDF) . СИГРАФ . Том. Фракталы – от народного творчества к гиперреальности. СИГРАФ ACM . Архивировано из оригинала (PDF) 12 сентября 2017 г. Проверено 28 июня 2017 г.
  3. ^ Саупе, Дитмар; Хамзауи, Рауф (ноябрь 1994 г.). «Обзор литературы по сжатию фрактальных изображений». ACM SIGGRAPH Компьютерная графика . 28 (4): 268–276. дои : 10.1145/193234.193246 . S2CID   10489445 .
  4. ^ Лакруа, Брюно (1999). Фрактальное сжатие изображений (Диссертация). дои : 10.22215/etd/1999-04159 . OCLC   1103597126 . ПроКвест   304520711 .
  5. ^ Фишер, Юваль (2012). Фрактальное сжатие изображений: теория и применение . Springer Science & Business Media. п. 300. ИСБН  978-1-4612-2472-3 .
  6. ^ Генри Сяо. «Фрактальное сжатие» . 2004.
  7. ^ Джон Р. Дженсен, «Учебники по дистанционному зондированию» , Альтернативы сжатию изображений и соображения по хранению мультимедиа (ссылка на время сжатия/декомпрессии) , Университет Южной Каролины , заархивировано из оригинала 3 марта 2008 г.
  8. ^ Стив Хит (23 августа 1999 г.). Мультимедийные и коммуникационные технологии . Фокальная пресса. стр. 120–123. ISBN  978-0-240-51529-8 . Ссылка на пресс-центр
  9. ^ Саюд, Халид (2006). Введение в сжатие данных . Эльзевир. стр. 560–569. ISBN  978-0-12-620862-7 .
  10. ^ Ви Мэн Вун; Энтони Тунг Шуен Хо; Тао Ю; Сиу Чунг Там; Сьонг Чай Тан; Лиан Тек Яп (2000). «Достижение высокой степени сжатия данных самоподобных спутниковых изображений с использованием фрактала». IGARSS 2000. Международный симпозиум IEEE 2000 по геонаукам и дистанционному зондированию. Учитывать пульс планеты: роль дистанционного зондирования в управлении окружающей средой. Протоколы (Кат. № 00CH37120) . Том. 2. С. 609–611. дои : 10.1109/IGARSS.2000.861646 . ISBN  0-7803-6359-0 . S2CID   14516581 .
  11. ^ Фишер, Ю. (июль 1995 г.). Фрактальное кодирование видеопоследовательностей . Кодирование и анализ фрактальных изображений. Тронхейм. ИНИСТ   1572685 .
  12. Walking, Talking Web. Архивировано 6 января 2008 г. в статье журнала Wayback Machine Byte Magazine о независимости фрактального сжатия/разрешения.
  13. ^ Он, Чуань-цзян; Ли, Гао-пин; Шен, Сяо-на (май 2007 г.). «Метод интерполяционного декодирования с переменными параметрами для фрактального сжатия изображений». Хаос, солитоны и фракталы . 32 (4): 1429–1439. Бибкод : 2007CSF....32.1429H . дои : 10.1016/j.chaos.2005.11.058 .
  14. ^ Наваскес, Массачусетс; Себастьян, М.В. (2006). «Гладкая фрактальная интерполяция» . Журнал неравенств и приложений . 2006 : 1–20. дои : 10.1155/JIA/2006/78734 . S2CID   20352406 .
  15. ^ Уэмура, Сатоши; Хасеяма, Мики; Китадзима, Хидео (28 января 2003 г.). «Заметки о методе расширения самоаффинных фрактальных объектов с использованием расширенных функций фрактальной интерполяции» . отчет IEICE (на японском языке) Технический . –100 дои : 10.11485/itetr.27.9.0_95 . НАИД   110003171506 .
  16. ^ ) «Исследования коэффициента масштабирования для фрактального кодирования изображений» ; Фудзимура, Макото (1 февраля 2003 г. Курода, Хидео; Ху , Сяотун . 359–363. НАИД   110003170896 .
  17. ^ Барнсли, Майкл; Слоан, Алан (январь 1988 г.). «Лучший способ сжатия изображений». Байт . стр. 215–223.
  18. ^ Патент США 4 941 193 - первый патент Барнсли и Слоана на систему итерированных функций , поданный в октябре 1987 года.
  19. ^ Использование фрактального кодирования для индексирования содержимого изображений для технического отчета цифровой библиотеки.
  20. ^ Жакин, А.Е. (1992). «Кодирование изображений на основе фрактальной теории итерированных сжимающих преобразований изображений». Транзакции IEEE при обработке изображений . 1 (1): 18–30. Бибкод : 1992ITIP....1...18J . CiteSeerX   10.1.1.456.1530 . дои : 10.1109/83.128028 . ПМИД   18296137 .
  21. ^ Iterated Systems Inc. изменила свое название на MediaBin Inc. Inc. в 2001 г. и, в свою очередь, была выкуплена Intercloth, Inc. в 2003 г.)
  22. ^ NIST SP950-3, «Сбор и интеграция медицинской информации пациентов для улучшения доступности»; см. стр. 36, «Фрактальная технология MediaBin для сжатия файлов цифровых изображений». Архивировано 23 сентября 2015 г. на Wayback Machine.
  23. ^ Обзор настоящего продукта фракталов
  24. ^ «MAW 1998: Тематическое эссе» . www.mathaware.org . Архивировано из оригинала 31 августа 2016 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
  25. ^ Эйткен, Уильям (май 1994 г.). «Большое сжатие». Мир персональных компьютеров .
  26. ^ 1994 г. Руководство с указанием на стр. 11 SoftVideo по лицензии Spectrum Holobyte.
  27. ^ «Корпорация Mitsubishi подписывает соглашение с Iterated Systems» (пресс-релиз). Итерированные системы. 29 октября 1996 года. Архивировано из оригинала 8 июля 2012 года.
  28. ^ «Проигрыватель Windows Media для кодеков, поддерживаемых Windows XP» . 31 октября 2003 г. Архивировано из оригинала 28 октября 2004 г.
  29. ^ «Апрель 2014 г. — Комплексное исследование технологии фрактального видео» . paulschlessinger.wordpress.com . Проверено 18 апреля 2018 г.
  30. ^ Коминек, Джон (1 июня 1997 г.). «Достижения в области фрактального сжатия для мультимедийных приложений». Мультимедийные системы . 5 (4): 255–270. CiteSeerX   10.1.1.47.3709 . дои : 10.1007/s005300050059 . S2CID   6016583 .
  31. ^ Харада, Масаки; Кимото, Тадахико; Фуджи, Тошиаки; Танимото, Масаюки (2000). «Быстрый расчет параметров IFS для кодирования фрактальных изображений». В Нгане — король Н; Сикора, Томас; Сунь, Мин-Тин (ред.). Визуальные коммуникации и обработка изображений 2000 . Том. 4067. стр. 457–464. Бибкод : 2000SPIE.4067..457H . дои : 10.1117/12.386580 . S2CID   30148845 . ИНИСТ   1380599 .
  32. ^ Раджкумар, Ватхап Сапанкумар; Кулкарни, М.В.; Доре, ML; Мали, СН (2006). «Синтез производительности фрактального сжатия изображений посредством разделения HV». 2006 Международная конференция по передовым вычислениям и коммуникациям . стр. 636–637. дои : 10.1109/ADCOM.2006.4289976 . ISBN  978-1-4244-0715-6 . S2CID   15370862 .
  33. ^ фрактального сжатия изображений - 2003 г. Простые и быстрые схемы, сигналы и системы
  34. ^ У, Мин-Шэн; Дженг, Джых-Хорнг; Се, Джер-Гуан (июнь 2007 г.). «Схема генетического алгоритма фрактального сжатия изображений». Инженерные применения искусственного интеллекта . 20 (4): 531–538. дои : 10.1016/j.engappai.2006.08.005 .
  35. ^ У, Сяньвэй; Джексон, Дэвид Джефф; Чен, Хуэй-Чуань (сентябрь 2005 г.). «Метод быстрого кодирования фрактальных изображений, основанный на интеллектуальном поиске стандартного отклонения». Компьютеры и электротехника . 31 (6): 402–421. дои : 10.1016/j.compeleceng.2005.02.003 .
  36. ^ У, Сяньвэй; Джексон, Дэвид Джефф; Чен, Хуэй-Чуань (2005). «Новый алгоритм кодирования фрактальных изображений, основанный на системе итерированных функций без поиска с полным двоичным деревом». Оптическая инженерия . 44 (10): 107002. Бибкод : 2005OptEn..44j7002W . дои : 10.1117/1.2076828 .
  37. ^ Труонг, Триё-Кьен; Дженг, Джых Х. (2000). «Метод быстрой классификации фрактального сжатия изображений». В Шмальце, Марк С. (ред.). Математика и приложения кодирования, сжатия и шифрования данных/изображений III . Том. 4122. стр. 190–193. Бибкод : 2000SPIE.4122..190T . дои : 10.1117/12.409247 . S2CID   120032052 .
  38. ^ Эрра, Уго (2005). «На пути к сжатию фрактальных изображений в реальном времени с использованием графического оборудования». Достижения в области визуальных вычислений . Конспекты лекций по информатике. Том. 3804. стр. 723–728. дои : 10.1007/11595755_92 . hdl : 11563/14075 . ISBN  978-3-540-30750-1 .
  39. ^ Хафнер, Ульрих (2001). «FIASCO — кодек фрактальных изображений и последовательностей с открытым исходным кодом» . Linux-журнал (81) . Проверено 19 февраля 2013 г.
  40. ^ «Manpage фиаско» . castor.am.gdynia.pl . Архивировано из оригинала 9 марта 2012 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
  41. ^ «Руководство пользователя Pnmtofiasco» . netpbm.sourceforge.net . Проверено 18 апреля 2018 г.
  42. ^ «Руководство пользователя Фиаскотопнм» . netpbm.sourceforge.net . Проверено 18 апреля 2018 г.
  43. ^ «Фемтософт Технологии – Программное обеспечение для фрактальной визуализации» . Архивировано из оригинала 23 октября 2010 г. Проверено 10 июля 2010 г.

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец оригинального документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 81F2237FCEBFC5D04A2C768DB0D38A02__1716685200
URL1:https://en.wikipedia.org/wiki/Fractal_compression
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Fractal compression - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть, любые претензии не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, денежную единицу можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)