Систематизація технологій стиснення зображень у системах поліграфічного репродукування

Дмитро Володимирович Афанасьєв; Ярослав Володимирович Зоренко

doi:10.20535/2077-7264.1(63).2019.166144

Автор(и)

Дмитро Володимирович Афанасьєв Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського), Ukraine
Ярослав Володимирович Зоренко Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського), Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5332-5296

DOI:

https://doi.org/10.20535/2077-7264.1(63).2019.166144

Ключові слова:

декодування, компресія, кодування, якість зображення, стиснення з втратою інформації, стиснення без втрати інформації, LZW, TIFF, RLE, JPEG

Анотація

У роботі розглядаються поширені методики стиснення даних, які застосовують для зменшення обсягу графічних форматів зображень у системах поліграфічного репродукування. Сучасний процес поліграфічного репродукування характеризується високим ступенем автоматизації та комп’ютеризації, який залежить від продуктивності та ефективності комп’ютеризованої видавничої системи та пропускної здатності мереж обміну інформацією. Таким чином, застосування методів стиснення даних цифрових зображень здатне зменшити загальний обсяг текстово-ілюстраційного оригіналу та підвищити ефективність роботи системи поліграфічного репродукування.

Проведено аналіз попередніх досліджень, що стосувалися технологій стиснення різних напрямків обробки інформації, зокрема, додрукарських процесів поліграфічного виробництва, цифрової фотографії, обробки відеоінформації, різноманітних мультимедійних та телекомунікаційних технологій. Тож, основні узагальнення стосуються методів стиснення даних без втрат (lossless) та з втратами (lossy), що різняться за алгоритмами кодування.

На основі проведеного дослідження систематизовано основні технології стиснення зображень у системах поліграфічного репродукування, що різняться за основними ознаками: методами стиснення даних, алгоритмами кодування, класами зображення, величиною компресії та якістю зображення після кодування.

У роботі розглянуто основні алгоритми кодування для стиснення цифрових зображень: RLE, JBIG, CCITT Group, LZW, Huffman, Wavelet (рекурсивний), фрактальний та JPEG. Проаналізовано особливості процесу стиснення даних за алгоритмами Lossy JPEG (з втратами) та Lossless JPEG2000 (без втрат), що є поширеними графічними форматами для систем поліграфічного репродукування. Окреслені можливі критерії визначення ефективності та якості стиснення зображення за різними алгоритмами кодування, які використовують для практичного порівняння різних методик стиснення цифрових зображень у системах поліграфічного репродукування.

Біографії авторів

Дмитро Володимирович Афанасьєв, Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського)

асистент, аспірант, кафедра репрографії

Ярослав Володимирович Зоренко, Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського)

канд. техн. наук, доцент, кафедра репрографії; заступник директора ВПІ КПІ ім. Ігоря Сікорського із наукової роботи

Посилання

Dubina, N. (2016). K voprosu o standartakh v poligrafii i. Journal of Komp’yuart, 5. Retrieved from https://compuart.ru/article/25267 [in Russian].

ISO 12639: 2004: Graphic technology — Prepress digital data exchange — Tag image file format for image technology (TIFF/IT), (ISO TC130) [in English].

ISO/IEC 10918-1: 1994: Information technology — Digital compression and coding of continuous-tone still images: Requirements and guidelines [in English].

ISO/ IEC 15444-1: 2016: Information technology — JPEG 2000 image coding system: Core coding system [in English].

ISO 15929: 2002: Graphic technology — Prepress digital data exchange — Guidelines and principles for the development of PDF/X standards [in English].

ISO 15930-1:2001. Graphic technology — Prepress digital data exchange — Use of PDF — part 1: Complete exchange using cmyk data (PDF/X-1 and PDF/X-1a) [in English].

ISO 15930-4:2003. Graphic technology — Prepress digital data exchange using PDF — part 4: Complete exchange of cmyk and spot colour printing data using PDF 1.4 (PDF/X-1a) [in English].

Hrynov, D. V. & Zakirov, Z. Z. (2010). Metody stysnennia zobrazhen v systemakh tsyfrovoi obrobky danykh. Journal of Systemy obrobky informatsii, 2(83), 66–70. Retrieved from http://www.hups.mil.gov.ua/periodic-app/article/6966 [in Ukrainian].

Krylov, E. V. & Anikin, V. K. & Anikina, E. V. (2013). Issledovanie veyvletnogo metoda szhatiya izobrazheniy dlya povysheniya bystrodeystviya veb prilozheniy. Journal of Adaptyvni systemy avtomatychnoho upravlinnia, 23, 35–40. Retrieved from https://doi.org/10.20535/1560-8956.23.2013.32208 [in Russian].

Smirnov, O. A. & Dorenskyi, O. P. & Drieiev, O. M. (2013). Analiz protsesiv stysnennia ta vidnovlennia zobrazhen na osnovi tsyfrovykh metodiv. Journal of Nauka i tekhnika Povitrianykh Syl Zbroinykh Syl Ukrainy, 3(12), 122–127. Retrieved from http://www.hups.mil.gov.ua/periodic-app/article/509 [in Ukrainian].

Kaimal, A. B. & Manimurugan, S. & Devadass, C. S. C. (2013). Image compression techniques: a survey. International journal of engineering inventions, 2(4), 26–28. Retrieved from http://www.ijeijournal.com/papers/v2i4/D02042628.pdf [in English].

Arora, K. & Shukla, M. (2014). A comprehensive review of image compression techniques. International Journal of Computer Science and Information Technologie, 5(2), 1169–1172. Retrieved from https://pdfs.semanticscholar.org/9d46/aa9d269abfe98043408488c2cdbffaa524e9.pdf [in English].

Calderbank, A. R. & Daubechies, A. R. & Sweldens, A. R. & Yeo, B.-L. (1996) Wavelet transforms that map integers to integers. Journal of Technical report, Department of Mathematics, Princeton University. Retrieved from https://pdfs.semanticscholar.org/a9a3/6e402097c529b3e7a69512c699bbb7e32369.pdf [in English].

Witten, I.H. & Neal, R. M. & Cleary, J. G. (1987). Arithmetic coding for data compression. Journal of Commun. ACM, Vol. 30, 6, 520–540. Retrieved from https://web.stanford.edu/class/ee398a/handouts/papers/WittenACM87ArithmCoding.pdf [in English].

Rissanen, J. (1976). Generalized Kraft inequality and arithmetic coding Journal of IBM J. Res. Develop., Vol. 20, 3, 198–203. Retrieved from https://pdfs.semanticscholar.org/9fcb/8d85e3d429f3816861fc7999e1bb68eefd39.pdf [in English].

Burt, P. J. & Adelson, E. H. (1983). The laplacian pyramid as a compact image code. Journal of IEEE Transactions on Communications, COM–31(4): 532–540, 172. Retrieved from http://persci.mit.edu/pub_pdfs/pyramid83.pdf [in English].

Korpan, Ya. V. (2015). Metody ta alhorytmy kompaktnoho predstavlennia hrafichnoi informatsii v komp’iuternykh systemakh. Journal of Tekhnolohichnyi audyt ta rezervy vyrobnytstva, 2(23), 32–36. Retrieved from https://doi.org/10.15587/2312-8372.2015.43330 [in Ukrainian].

Singh, M. & Kumar, S. & Singh, S. & Shrivastava, M. (2016). Various Image Compression Techniques: Lossy and Lossless. International Journal of Computer Applications, 142(6), 23–26. Retrieved from https://doi.org/10.5120/ijca2016909829 [in English].

Hussain, A. J. & Al-Fayadh, Ali & Radi, Naeem (2018). Image compression techniques: A survey in lossless and lossy algorithms. Journal of Neurocomputing, Vol. 300, 44–69. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.neucom.2018.02.094 [in English].

Vijay, S. & Dubey, S. K. (2018). A review of image transmission using real time technique over wmsn. International Journal of Applied Engineering Research, 13(5), 2477–2483. Retrieved from https://www.ripublication.com/ijaer18/ ijaerv13n5_50.pdf [in English].

Botvin, M. M. & Hertsii, O. A. (2018). Analiz hrafichnykh formativ ta alhorytmiv koduvannia tsyfrovykh zobrazhen. Journal of Transportni systemy i tekhnolohii, 2(32), 102–112. Retrieved from https://doi.org/10.32703/2617-9040-2018-32-2-102-112 [in Ukrainian].

Adelson, E. & Simoncelli, E. (1987). Orthogonal pyramid transforms for image сoding. Journal of In Proceedings of SPIE Visual Communications and Image Processing II, Vol. 845, 50–58. Retrieved from http://persci.mit.edu/pub_pdfs/orthogonal87.pdf [in English].

Ramchandran, K. & Vetterli, M. (1992). Best wavelet packet bases in a ratedistortion sense. Journal of IEEE Transactions on Image Processing, 2, 160–175. Retrieved from https://infoscience.epfl.ch/record/33899/files/RamchandranV93.pdf [in English].

Shapiro, J. M. (1993). Embedded image coding using zerotrees of wavelet coefficients. Journal of IEEE Transactions on Signal Processing, 41(12):3445–3462. Retrieved from https://pdfs.semanticscholar.org/4f6f/e641e9110bddb73ab685922b0ad014540c35.pdf [in English].

Zorenko, Ya. V. & Kolomiiets, O. V. (2018). Doslidzhennia tekhnolohii pidhotovky zobrazhen iz rozshyrenym dynamichnym diapazonom dlia veb-saitiv. Journal of Tekhnolohiia i tekhnika drukarstva, 1(59), 11–19. Retrieved from https://doi.org/10.20535/2077-7264.1(59).2018.137819 [in Ukrainian].

Tropchenko, A. Yu. & Tropchenko, A. A. (2009). Metody szhatiya izobrazheniy, audiosignalov i video. Sankt-Peterburg: SPbGU ITMO, 108 p. Retrieved from https://books.ifmo.ru/file/pdf/574.pdf [in Russian].

Hasan, T. S. (2017). Image compression using discrete wavelet transform and discrete cosine transform. Journal of applied sciences research, 13(3), 1–8. Retrieved from http://www.aensiweb.net/AENSIWEB/jasr/jasr/2017/March/1-8.pdf [in English].

Singh, M. & Kumar, S. & Chouhan, S. S. & Shrivastava M. (2016). Various Image Compression Techniques: Lossy and Lossless. International Journal of Computer Application, 142(6), 23–26. Retrieved from https://doi.org/10.5120/ijca2016909829 [in English].

Afanasiev, D. (2018). Systematyzatsiia metodiv stysnennia tsyfrovykh zobrazhen. Journal of Suchasne reprodukuvannia: inzhynirynh, modeliuvannia, multy- ta krosmediini tekhnolohii. Kyiv: VPI, 24–29. Retrieved from http://www.ela.kpi.ua/bitstream/123456789/25338/1/S.24-29.pdf [in Ukrainian].