Extremely low and variable bandwidth image compression with region of interest applied to real time underwater robotic interventions

Resumen

Se presenta un nuevo algoritmo rápido y progresivo de compresión de imagen con Region De Interés (ROI) que emite un flujo optimizado de distorsión y trata una compresión de tasa de bits muy baja. Los tamaños de paquete variables definidos por el usuario lo hacen adecuado para el implementación de cualquier protocolo de comunicación, ya sea bajo el agua o en cualquier otro escenario, sin dejar de ser competitivo con los actuales compresores de última generación a mayores tasas de bits. Un algoritmo paralelo para la Transformada Wavelet Discreta (DWT) basado en el esquema de lifting es también presentado y se muestra como óptimo en el sentido de que ninguna otra implementación puede ser más rápida si se logra la saturación de la memoria. Se obtiene el mejor orden para los bits significativos y de refinamiento de los coeficientes de transformación, usando el Error Cuadrático Medio (MSE), al ajustar una función de densidad de probabilidad (PDF) a los coeficientes de transformación y ponderar el error para cada rango de coeficientes por su respectiva ganancia de subbanda DWT. Se presenta un esquema general para la Región de Interés (ROI), incluyendo un ROI de escalado no lineal, en el cual los planos de bit más bajos de los coeficientes de primer plano se retrasan a cambio de una mejor reconstrucción de fondo, logrando una efectiva combinación de información de fondo y de frente. Finalmente, se validó una implementación para las arquitecturas ARM y x86 de 32 bits y de 64 bits en un contexto de teleoperación robótica bajo el agua real.