Design of image codec based on Bandelet transform using a NIOS II processor

Diseño de un codec de imágenes basado en la transformada Bandelet utilizando un procesador NIOS II

Este trabajo presenta el diseño e implementación de un sistema de compresión de imágenes en escala de grises basado en la transformada Bandelet. Las funciones base de la transformada Bandelet se construyen como un conjunto de vectores que indican las direcciones en las que la imagen tiene variaciones regulares de gris. El sistema de compresión se diseñó como un SoPC y estaba compuesto por un procesador NIOS II con un Cyclone II EP2C70, un panel táctil y una tarjeta SD, utilizando el 13% de los elementos lógicos y el 27% de los bits de memoria de la FPGA. Los resultados experimentales muestran que la compresión Bandelet tiene una mejora de hasta 2 dB sobre la compresión Wavelet cuando la imagen tiene componentes geométricos con alto contraste.

INTRODUCCIÓN

Las funciones base utilizadas en JPEG y JPEG2000 (Coseno y Wavelet respectivamente) no aprovechan las regularidades geométricas de las imágenes, es decir, las regiones de la imagen con variaciones regulares de los niveles de gris [1]. La integración de estas regularidades en la representación de señales bidimensionales tiene varias ventajas en las aplicaciones de procesamiento de imágenes, especialmente las relacionadas con la compresión y la eliminación de ruido; esta integración se consigue mediante la transformada Bandelet [1-4]. Las bases de Bandelet se definen utilizando la segmentación de la imagen y los vectores de flujo geométrico para encontrar el mejor modelo de aproximación geométrica de la imagen. El propósito de esta transformada es reducir la redundancia geométrica de los coeficientes Wavelet 2D aplicando una reordenación, seguida de una transformada Wavelet Discreta (DWT) 1D [3].

La transformada Bandelet se ha utilizado en la mejora del estándar JPEG2000 [5], en la compresión de imágenes de satélite [6-7] y en la eliminación de ruido de imágenes [8-9], entre otras aplicaciones. Estos trabajos se han centrado en plataformas de software y sólo se encuentra en la literatura una implementación para el escalado de vídeo en formatos de televisión utilizando FPGAs [10]. Sin embargo, no se encuentra información relacionada con su diseño en las bases de datos académicas. Dado el potencial de la transformada Bandelet en la compresión de imágenes, es necesario realizar más estudios que analicen el diseño e implementación en plataformas hardware de códecs de imagen (codificador-decodificador) basados en esta transformada, aprovechando las capacidades de procesamiento paralelo de las FPGAs.