Einfache, verlustfreie Streaming-Bildkomprimierung

Kennt jemand Bildkomprimierungstechniken mit den folgenden Eigenschaften:

verlustfrei
Streaming - Ich möchte Pixel für Pixel im laufenden Betrieb komprimieren.
Low-Memory-Overhead - Ich kann es mir leisten, eine einzelne Zeile zu puffern, aber im Idealfall nicht einmal das.
keine dynamischen Wörterbücher
Nur "reale" Bilder, daher ist die Leistung in "bösen Fällen" wie Schachbrettern nicht wichtig
2-3x Komprimierung (5x-10x wäre noch besser, aber das verlangt viel, was ich weiß)
kann mit 10-16 Bit Pixel arbeiten (abhängig von meiner Kamera)

Meine Bilder werden ~ 1k Pixel breit sein, mit Pixelraten von ~ 20Mpix / Sek. Die Pixeltiefe liegt zwischen 10 und 16 Bit pro Pixel (abhängig von der Wahl der Kamera). Angenommen, Sub-16-Bit-Pixelbreiten würden vorerst in einem 16-Bit-Wort dargestellt, anstatt aus einem kontinuierlichen Bitstrom extrahiert werden zu müssen.

Vielleicht irgendeine Form von Delta + arithmetischer Codierung?

image-processing image-compression

— Martin Thompson
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Sind Ihre 10 - 16-Bit-Pixel immer mit 16 Bit aufgefüllt oder sind sie gepackt?

— Paul R

Es scheint, dass es dort nicht viele bildspezifische Anforderungen gibt. Haben Sie überlegt, einen Standardalgorithmus für die Komprimierung von Streaming-Daten wie zlib, LZMA usw. zu verwenden?

— Jason R

@PaulR - Frage aktualisiert - die Pixel werden aufgefüllt.

— Martin Thompson

@JasonR: Ich habe ein bisschen nach "Standard" -Techniken gesucht, aber mein (möglicherweise ungenauer?) Eindruck ist, dass sie zu dynamisch und ziemlich speicherhungrig zu sein scheinen (im Vergleich zu meinem Kriterium "sogar 1K streckt es") :)

— Martin Thompson

Das unten erwähnte Huffyuv ist Ihrem eigenen "Delta + Arithmetik" -Vorschlag ziemlich ähnlich. Obwohl offensichtlich Huffman anstelle der arithmetischen Codierung für den Entropiecodierungsteil verwendet wird. Bei 8 Bit / Pixel erreicht es normalerweise etwas mehr als die 2-fache Komprimierung mit nur 1 Zeilenpuffer.

— Mr. White

Antworten:

Sie können Huffyuv verwenden: http://neuron2.net/www.math.berkeley.edu/benrg/huffyuv.html

Dies ist nicht besser als ein einfacher Reißverschluss, aber dennoch leicht für Bilder optimiert.

Jede bildbezogene Komprimierung beruht auf Techniken wie Vektorquantisierung oder Transformationscodierung. Um Transformationen wie DCT / Wavelet zu nutzen und dennoch verlustfrei zu machen, können Sie sich JPEG-LS oder JPEG2000 für die Komprimierung vorstellen. Das einzige ist, dass es nicht im Sinne Ihrer Definition gestreamt wird .

— Dipan Mehta
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Huffyuv benötigt nur einen Zeilenpuffer, seine räumliche Dekorrelationstechnik (der Median-Prädiktor) ist daher einfach. Für höhere Komprimierungsraten ist ein guter räumlicher Prädiktor der Schlüssel. Erwarten Sie, dass die erforderliche Anzahl von Zeilenpuffern erheblich ansteigt. DCT / Wavelet zum Beispiel benötigt mindestens 4 bis 8 Zeilen, um bessere Ergebnisse als Huffyuv zu erzielen

— Mr. White

Dies sieht so aus, als würden Sie eine Digitalkamera für eine verlustfreie RAW einsetzen.

1 / Überprüfen Sie den Quellcode von dcraw, um festzustellen, was verschiedene Kamerahersteller bereits tun. Zum Beispiel verwendet Pentax ein int-Schema variabler Länge (Länge N, codiert mit einem Huffman-Code, dann N Bits), um das Delta eines Pixels gegenüber dem vorherigen Pixel derselben Farbe im Bayer-Mosaik zu codieren. und dies erreicht routinemäßig Verhältnisse von 1: 1,5 bis 1: 2.

2 / DNG-Dateien können ebenfalls komprimiert werden. Überprüfen Sie anhand der Adobe-Spezifikationen, wie es gemacht wird. Sie sind sich nicht sicher, ob es auf einer ähnlichen Vorhersage + int-Codierung mit variabler Länge (Streaming) basiert. oder wenn es das fortgeschrittenere JPEG-LS verwendet, das auf LOCO basiert (und das leider mehrere Durchgänge für die Daten erfordert).

— Pichenettes
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zlib hat einen Komprimierungsmodus ("HUFFMAN_ONLY"), der schnell ist und nicht viel Speicher benötigt. Für typische Fotos mit zlib mit libpng erhalte ich etwa 1: 2 Komprimierungsverhältnisse. Sie können es mit ImageMagick, GraphicsMagick oder pngcrush ausprobieren.

convert input.ppm -quality 1 output_im.png
gm convert input.ppm -quality 1 output_gm.png
pngcrush -force -m 12 input.png output_pc.png

Diese Beispiele verwenden alle den PNG "Sub" -Filter (1), der für Fotos wirksam ist. Für * Magick bedeutet "-quality 1" und für pngcrush "-m 12" die Verwendung des "sub" -Filters und der "huffman_only" -Komprimierung.

— Glenn Randers-Pehrson
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