아이서

ICER는 NASA Mars Robers가 사용하는 웨이블렛 기반의 이미지 압축 파일 형식이다.ICER에는 손실 압축 모드와 무손실 압축 모드가 모두 있다.

화성 탐사 로봇 스피릿과 오퍼튜니티는 모두 ICER을 사용했다.온보드 이미지 압축은 다운링크 리소스를 최대한 활용하기 위해 광범위하게 사용된다.큐리오시티 로버는 내비게이션 카메라용 ICER 사용을 지원한다(그러나 다른 모든 카메라는 다른 파일 형식을 사용한다).

대부분의 MER 이미지는 ICER 이미지 압축 소프트웨어로 압축된다.나머지 압축된 MER 이미지는 ICER의 무손실 서브모드인 수정된 LOCO(Low Complexity Lossless Compression) 소프트웨어를 사용한다.

ICER는 압축량(비트/픽셀의 압축 데이터 볼륨 측면에서 표현)과 그에 따른 영상 화질 저하(분할) 사이에서 우아한 절충이 가능한 웨이블렛 기반 이미지 압축기다.ICER는 JPEG2000과 일부 유사하며, 선별된 웨이블렛 운용에 관해서도 그러하다.

ICER의 개발은 심층 공간 애플리케이션의 특수한 요구를 충족시키면서 높은 압축 성능을 달성하고자 하는 열망에 의해 추진되었다.

현실적 고려

ICER의 영상 화질과 압축량을 제어하기 위해 사용자는 바이트 할당량(압축된 영상을 저장하는 데 사용되는 공칭 바이트 수)과 품질 수준 매개변수(기본적으로 품질 목표)를 지정한다.ICER는 가능한 적은 수의 압축 바이트를 사용하여 품질 수준에 맞는 압축 이미지를 생성하려고 시도한다.품질 수준 또는 바이트 할당량이 충족되면 압축 바이트 생산을 중지한다.

이 배열은 영상 화질을 제어하기 위한 단일 매개변수만을 제공하는 압축기(화성 경로파인더에 사용되는 JPEG 압축기처럼)에 비해 유연성을 더한다.ICER를 사용하면 압축된 이미지를 전송하는 데 사용할 수 있는 대역폭이 주요 관심사인 경우, 품질 목표를 무손실로 설정할 수 있으며 주어진 바이트 할당량이 획득한 압축량을 결정한다.

다른 극단(최소 허용 가능한 영상 화질)에서는 충분히 큰 바이트 할당량을 지정할 수 있으며 압축량은 지정된 품질 수준에 따라 결정된다.

오류 억제를 달성하기 위해 ICER는 독립적으로 디코딩할 수 있는 개별 부품 또는 세그먼트로 압축 비트스트림을 생성한다.이러한 세그먼트는 원래 이미지의 직사각형 영역을 나타내지만 변환 도메인에서 정의된다.대신에 영상이 직접 분할되고 파장 변환이 각 세그먼트에 개별적으로 적용되는 경우, 손실 압축 하에서 세그먼트 사이의 경계가 압축 데이터가 손실되지 않은 경우에도 재구성된 영상에서 눈에 띄는 경향이 있다.

ICER은 세그먼트 수 선택에 있어 자동화된 유연성을 제공하는 기능을 제공하므로, 압축효과는 패킷 손실 보호에 대비하여 거래될 수 있으며, 따라서 다른 채널 오류율을 수용할 수 있다.

더 많은 세그먼트가 압축 효과에 항상 나쁜 것은 아니다. 이미지의 상이한 영역이 서로 다른 세그먼트에 있기 때문에 많은 영상이 4 - 6 세그먼트(메가픽셀 영상의 경우)를 사용하여 가장 효과적으로 압축된다.

JPEG2000 컴프레서와의 공통점 설계

JPEG 2000은 화성 탐사선으로부터 이미지를 다시 보내는 데 사용되는 ICER 이미지 압축 형식과 몇 가지 설계 공통점을 가지고 있다.

ICER(JPEG 2000과 유사)는 웨이블렛 기반이며

• 누진 압축
• 무손실 압축기(LOCO 압축기 사용)
• 손실 압축
• 딥 스페이스 채널에 대한 데이터 손실의 영향을 제한하기 위한 영상 컨텍스트 오류 수정.

ICER는 전반적으로 JPEG2000 이미지 압축 표준과 경쟁적으로 손실 압축 성능을 제공한다.

ICER-JPEG 2000 공통 기능

• 둘 다 심우주 채널에 걸쳐 압축 효과를 높이기 위해 다양한 이미지 타일을 제공한다.이미지 타일은 메모리와 처리 시간에 대한 요구를 줄인다.
• 둘 다 '바이트' 할당량을 제공한다.
• 둘 다 '품질' 쿼터를 제공한다.

ICER-JPEG 2000 차이점

JPEG2000과 ICER는 많은 중요한 내부적 차이를 가지고 있다.

• JPEG 2000은 ICER가 정수 연산만을 사용하는 부동 소수점 산술법을 사용한다.따라서 ICER는 T414 Transputer와 같은 정수 전용 CPU에서 좋은 성능을 발휘하는 반면 JPEG 2000은 플로팅 포인트 에뮬레이션에 강제 투입되는 만큼 성능이 좋지 않을 것이다.
• ICER는 무손실 이미지 압축을 위해 별도의 내부 LOCO(Low Complexity Lossless Compression) 압축기로 복구한다.
• JPEG 2000은 낮은 복잡도의 대칭 파장 무손실 압축기를 구현하지만, ICER은 오직 정수만을 무파장 무손실 압축기를 사용한다.
• ICER와 JPEG 2000은 색 공간을 다르게 인코딩한다.
• 현재 형태의 ICER는 NASA의 내부 딥 스페이스 네트워크 파일 형식의 기원으로 인해 컬러 이미지보다 단색 이미지를 더 잘 압축한다.
• 바이트 및 품질 할당량이 유효할 때 ICER는 1% 미만의 오버슈트를 받는다.반면에, JPEG2000 코덱은 일반적으로 바이트 할당량을 절대 오버슈팅하지 않도록 설계된다.

ICER 또는 ICER 3D 사용 시기

ICER는 우주선의 32비트 CPU(본질적으로 내장된 컴퓨터)를 위해 만들어졌다.그것은 마침내 화성 탐사 로봇에 사용되었다.그것은 어떤 실시간 어플리케이션에도 사용된 적이 없고, 거의 실시간에 불과하다.

JPEG2000은 많은 이미지 처리 애플리케이션에서 거의 실시간 및 실시간(Digital Cinema, Broadcast)에 의해 사용되어 왔다.코덱의 주요 장점은 라이센스 없음(JPEG2000 PART1)이다.JPEG 위원회는 "JPEG 위원회의 표준이 로열티와 라이센스 수수료 없이 기준 형태로 구현되어야 한다는 것이 항상 JPEG 위원회의 강력한 목표였다.[...] 20개 이상의 대형 조직들이 이 분야에서 많은 특허를 보유하고 있는 가운데, 그들의 지적 재산을 콘에서 사용할 수 있도록 하는 합의가 이루어졌다.라이센스 수수료 또는 로열티 지불 없이 표준 준수"Hewlett-Packard의 Remote Graphics Software는 Mars Rover 압축에서 파생되었다고 주장하는 HP3(codec)라는 비디오 코덱을 사용한다. 이는 ICER의 실시간 구현일 수 있다.^[1]

ICER는 Spectrum+라는 새로운 모드를 제공한다.ICER 영상에서 낮은 비율 왜곡 수준(회색 수준 오류라고 함)을 가능하게 하는 ICER.이 모드는 지금까지 Mars Pathfinders에서만 사용되고 있지만 ICER 표준 [1]에서 더 넓은 구현을 볼 수 있다.

아이서 3D

ICER-3D의 오류-용접 세그먼트는 JPEG 2000과 유사하게 (파형선 변환 도메인에서) 공간적으로 정의된다.파장 변환 데이터는 ICER-3D에서 세그먼트가 모든 스펙트럼 밴드를 통해 확장된다는 점을 제외하고 ICER에서와 동일한 방식으로 분할된다.ICER와 ICER-3D의 오류-용접 세그먼트는 수정되지 않은 형태의 ICER 직사각형 분할 알고리즘을 사용하여 정의된다.

ICER-3D에서 컨텍스트는 스펙트럼 차원에 있는 두 개의 인접 계수를 기반으로 정의되며 동일한 공간 평면에 인접 계수가 없다.이는 공간적으로 인접한 계수의 이전에 인코딩된 정보를 사용하는 ICER에서 사용하는 컨텍스트 모델링 방식과 대조적이다.

ICER-3D는 부분적으로 3-D 파장 분해를 사용하여 3D 데이터 의존성을 이용한다.ICER-3D가 사용하는 특정한 분해는 3-D Mallat 분해에 비해 추가적인 공간 분해 단계를 포함한다.이러한 변형된 분해는 정량적으로 개선된 비율-분산 성능의 형태와 스펙트럼 링잉 아티팩트의 제거에 장점을 제공한다.

ICER-3D는 파장 변환 데이터에서 스펙트럼(공간이 아닌) 의존성을 강조하는 컨텍스트 모델링 절차를 사용하여 파장 변환 과폭 데이터의 상관관계를 활용한다.이는 고려된 대안적 공간 컨텍스트 모델러에 대한 유의적인 이득을 제공한다.

ICER-3D는 또한 점진적 압축, 무손실 및 손실 압축 수행 능력, 심우주 채널에 대한 데이터 손실의 영향을 제한하는 효과적인 오류 연결 체계를 포함한 ICER의 중요한 특징의 대부분을 계승한다.

참조

외부 링크

• ICER 프로그레시브 웨이블렛 이미지 컴프레서
• Mars 로버의 이미지 압축 손실
• 아이서 3D