LAR Video: Hierarchical Representation for Low Bit-Rate Color Image Sequence Coding

LAR video is a low complexity system for low bit-rate color image sequence encoding. It aims to propose a joint solution for coding and representation of the frame content. In particular, it allows to provide a compressed description of both chromatic components and motion information at a region level without region partition encoding. Initialy proposed in the LAR coder, used principle has proved to be efficient for still color image encoding. Resulting from a hierarchical spatio-temporal segmentation, a Partition Tree (PT) is transmitted to the decoder with a controlled coding cost. Presented results show interesting performances considering both content representation and compression ratios

Towards visualization and searching :a dual-purpose video coding approach

In modern video applications, the role of the decoded video is much more than filling a screen for visualization. To offer powerful video-enabled applications, it is increasingly critical not only to visualize the decoded video but also to provide efficient searching capabilities for similar content. Video surveillance and personal communication applications are critical examples of these dual visualization and searching requirements. However, current video coding solutions are strongly biased towards the visualization needs. In this context, the goal of this work is to propose a dual-purpose video coding solution targeting both visualization and searching needs by adopting a hybrid coding framework where the usual pixel-based coding approach is combined with a novel feature-based coding approach. In this novel dual-purpose video coding solution, some frames are coded using a set of keypoint matches, which not only allow decoding for visualization, but also provide the decoder valuable feature-related information, extracted at the encoder from the original frames, instrumental for efficient searching. The proposed solution is based on a flexible joint Lagrangian optimization framework where pixel-based and feature-based processing are combined to find the most appropriate trade-off between the visualization and searching performances. Extensive experimental results for the assessment of the proposed dual-purpose video coding solution under meaningful test conditions are presented. The results show the flexibility of the proposed coding solution to achieve different optimization trade-offs, notably competitive performance regarding the state-of-the-art HEVC standard both in terms of visualization and searching performance.Em modernas aplicações de vídeo, o papel do vídeo decodificado é muito mais que simplesmente preencher uma tela para visualização. Para oferecer aplicações mais poderosas por meio de sinais de vídeo,é cada vez mais crítico não apenas considerar a qualidade do conteúdo objetivando sua visualização, mas também possibilitar meios de realizar busca por conteúdos semelhantes. Requisitos de visualização e de busca são considerados, por exemplo, em modernas aplicações de vídeo vigilância e comunicações pessoais. No entanto, as atuais soluções de codificação de vídeo são fortemente voltadas aos requisitos de visualização. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é propor uma solução de codificação de vídeo de propósito duplo, objetivando tanto requisitos de visualização quanto de busca. Para isso, é proposto um arcabouço de codificação em que a abordagem usual de codificação de pixels é combinada com uma nova abordagem de codificação baseada em features visuais. Nessa solução, alguns quadros são codificados usando um conjunto de pares de keypoints casados, possibilitando não apenas visualização, mas também provendo ao decodificador valiosas informações de features visuais, extraídas no codificador a partir do conteúdo original, que são instrumentais em aplicações de busca. A solução proposta emprega um esquema flexível de otimização Lagrangiana onde o processamento baseado em pixel é combinado com o processamento baseado em features visuais objetivando encontrar um compromisso adequado entre os desempenhos de visualização e de busca. Os resultados experimentais mostram a flexibilidade da solução proposta em alcançar diferentes compromissos de otimização, nomeadamente desempenho competitivo em relação ao padrão HEVC tanto em termos de visualização quanto de busca

Lossless compression of images with specific characteristics

Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaA compressão de certos tipos de imagens é um desafio para algumas normas de compressão de imagem. Esta tese investiga a compressão sem perdas de imagens com características especiais, em particular imagens simples, imagens de cor indexada e imagens de microarrays. Estamos interessados no desenvolvimento de métodos de compressão completos e no estudo de técnicas de pré-processamento que possam ser utilizadas em conjunto com as normas de compressão de imagem. A esparsidade do histograma, uma propriedade das imagens simples, é um dos assuntos abordados nesta tese. Desenvolvemos uma técnica de pré-processamento, denominada compactação de histogramas, que explora esta propriedade e que pode ser usada em conjunto com as normas de compressão de imagem para um melhoramento significativo da eficiência de compressão. A compactação de histogramas e os algoritmos de reordenação podem ser usados como préprocessamento para melhorar a compressão sem perdas de imagens de cor indexada. Esta tese apresenta vários algoritmos e um estudo abrangente dos métodos já existentes. Métodos específicos, como é o caso da decomposição em árvores binárias, são também estudados e propostos. O uso de microarrays em biologia encontra-se em franca expansão. Devido ao elevado volume de dados gerados por experiência, são necessárias técnicas de compressão sem perdas. Nesta tese, exploramos a utilização de normas de compressão sem perdas e apresentamos novos algoritmos para codificar eficientemente este tipo de imagens, baseados em modelos de contexto finito e codificação aritmética.The compression of some types of images is a challenge for some standard compression techniques. This thesis investigates the lossless compression of images with specific characteristics, namely simple images, color-indexed images and microarray images. We are interested in the development of complete compression methods and in the study of preprocessing algorithms that could be used together with standard compression methods. The histogram sparseness, a property of simple images, is addressed in this thesis. We developed a preprocessing technique, denoted histogram packing, that explores this property and can be used with standard compression methods for improving significantly their efficiency. Histogram packing and palette reordering algorithms can be used as a preprocessing step for improving the lossless compression of color-indexed images. This thesis presents several algorithms and a comprehensive study of the already existing methods. Specific compression methods, such as binary tree decomposition, are also addressed. The use of microarray expression data in state-of-the-art biology has been well established and due to the significant volume of data generated per experiment, efficient lossless compression methods are needed. In this thesis, we explore the use of standard image coding techniques and we present new algorithms to efficiently compress this type of images, based on finite-context modeling and arithmetic coding