Górnośląskie Centrum Obliczeń Naukowych i Inżynierskich

Najbardziej popularną przestrzenią barw stosowaną w składowaniu i transmisji obrazów barwnych jest RGB, opisująca barwę za pomocą składowych czerwonej, zielonej i niebieskiej. Przestrzeń ta jest wygodna dla prezentacji obrazu na ekranie komputerowym, jednak ze względu na silną korelację jej składowych lepsze w kompresji obrazów okazują się inne przestrzenie. Zazwyczaj kompresję bezstratną obrazu barwnego realizuje się traktując całe składowe obrazu (tj. obrazy zbudowane z danej składowej barwy wszystkich pikseli obrazu) jako osobne obrazy w stopniach szarości, przy czym przed kompresją przeprowadza się transformację barwy do przestrzeni mniej nadmiarowej niż RGB.

W przypadku kompresji bezstratnej transformacja taka musi być odwracalna dla liczb całkowitych. Znanych oraz praktycznie stosowanych jest kilka odwracalnych transformacji przestrzeni barw RGB pozwalających polepszyć współczynniki kompresji obrazów uzyskiwane przez bezstratne algorytmy kompresji, np. transformacja RCT. Transformacje stosowane powszechnie w algorytmach i standardach kompresji bezstratnej wywodzą się z transformacji projektowanych dla kompresji stratnej, które z kolei zazwyczaj są opracowywane w oparciu o transformację KLT (Karhunen-Loève Transformation) wyznaczoną dla reprezentacyjnego zbioru obrazów. Wariant odwracalny typowo uzyskuje się na drodze dekompozycji (zazwyczaj już uproszczonej) transformacji na serię odwracalnych kroków z zastosowaniem technik liftingu. W ten sposób otrzymać można również wariant odwracalny transformacji KLT. Czasami transformacja dla kompresji bezstratnej realizowana jest w arytmetyce modularnej, której zastosowanie pozwala uniknąć typowego dla większości transformacji powiększenia zakresu dynamicznego składowych i może korzystnie wpłynąć na uzyskiwane współczynniki. Przeprowadzając transformację KLT likwidujemy korelację składowych. O ile jednak za prawdziwe można uznać stwierdzenie, że ograniczenie korelacji poprawia współczynniki kompresji, to brak jest podstaw aby zakładać, że optymalną wartość współczynnika otrzymamy sprowadzając korelację do 0. Zwłaszcza w przypadku kompresji bezstratnej istotny wpływ na współczynnik ma zawarty w składowych szum, którego ilość może w wyniku transformacji ulec zwiększeniu. Zatem możliwe jest istnienie transformacji lepiej nadających się do kompresji bezstratnej niż zbudowane w oparciu o transformację KLT, np. w mniejszym stopniu przenoszących szum pomiędzy składowymi, przy czym (podobnie jak typowe transformacje) transformacje takie mogą usuwać jedynie część korelacji składowych. Obiecującym kierunkiem badań jest wykorzystanie transformacji uproszczonych w stosunku do transformacji standardowych. Warte zbadania wydają się również transformacje wykształcone w wyniku ewolucji przez ludzki zmysł wzroku, ponieważ pośrednio transformacje te wpłynęły na metody generacji i akwizycji obrazów cyfrowych.

Celem ekspertyzy ma być zweryfikowanie możliwości zastosowania nowych uproszczonych odwracalnych transformacji przestrzeni barw, w tym opartych o transformacje realizowane przez zmysł wzroku człowieka, w kompresji bezstratnej obrazów, przy czym pod uwagę wziąć należy również zależność pomiędzy korelacją składowych w danej przestrzeni barw a uzyskiwanymi dla tej przestrzeni współczynnikami kompresji oraz efekty realizacji transformacji w arytmetyce modularnej. Badania należy przeprowadzić dla uproszczonych transformacji, standardowych transformacji oraz transformacji KLT w wariancie odwracalnym. Efekty kompresji należy przeanalizować dla kilku uznanych 'benchmarkowych' baz danych obrazowych powszechnie dostępnych w Internecie i używanych w badaniach metod kompresji i przetwarzania obrazów barwnych oraz dla następujących standardowych bezstratnych metod kompresji: JPEG-LS, JPEG2000, JPEG XR. Wyniki uzyskanych analiz mają być opublikowane w czasopiśmie JCR o współczynniku oddziaływania (IF) większym niż 1.0.