Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol .   4 ,  No . 5, Oct o ber   2 0 1 4 ,  pp . 74 1~ 75 0   I S SN : 208 8-8 7 0 8           7 41     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Medical Image Compression usin g Lifting b a sed New Wavelet  Transforms       A H a z a ra th ai ah 1 , B  Pr abh a kar a   Rao 2   1 Dept. of  EC E, SV Colleg e  of  En gg., Tirup a ti, IN DIA   2 Jawaharlal Neh r u Technologi cal University , Kak i nada  (JNTUK), Kakinada,  INDI Em ail:  a . haz a rth @ gm ail.com 1 ,  d r bpr@rediffm ail . com 2       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received  Mar 13, 2014  Rev i sed  Jun  5 ,  2 014  Accepted  Jun 25, 2014      In this p a per ,  th e construction of   ne w lif ting b a sed wavelets b y   new method  of calcu lat i ng l i fting coef fic i en ts  is   presented. First of all, new basis  functions ar e uti lized to ease new  orthogonal tr adition a l wav e lets. Then   b y   us ing the de co m pos ing pol y - p h as e m a trix  the  lift i ng s t eps  ar e ca lcu l at ed   using a simplified method. Th e inter e sti ng feature of lif ting  scheme is that  the  construction  of wav e let is  deri ved  in sp atial domain  only ;  hence  th difficu lty  in  th e design  of traditional  wa v e le ts is  avoided .   Lifting scheme  was   used to gen e rat e  second g e ner a tion wav e l e ts  which are  not  necessar i l y   translation and dilation  of   one partic ular  function. Short  and s h arp basis   functions  are  ch osen so as to  ob tain   the non-uniform nature o f   usual image  clas s e s .  Im plem ented wav e le ts  a r e appl ied on a n u m b er of m e dica l im ages . I t   was found that the compression  ratio  (CR) and   Peak Signal to   Noise Ratio   (PSNR) are far ahead of th at are  obtained  with the popular tradition a wavele ts  as  wel l  as  the s u cc es s f ul  5/3 and 9/7  lifting b a sed wavelets. Set  Partition i ng in  Hierarch ica l   Trees (SPIHT) is used to incorpora t e   c o mpre ssion. Keyword:  Basis Functions  Com p ression  Li ft i ng Sch e m e   Po ly-p h a se represen tation   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r A Hazarat haiah ,   Dept .   o f   EC E ,  SV  C o l l e ge of  En gg .,   Karak a m b ad i Ro ad,  Tirup a ti,  A ndh r a  Pr ad esh ,   I NDI A Pin :   5 175 07 Em a il: a.hazarth@gm a il.co m         1.   INTRODUCTION   From  the past three deca des  many researchers are  wo rk ing  on  wav e lets an d  its app licatio n s A v e ry   fi ne re vi ew o f  appl i cat i o ns of  wavel e t s  such  as bi om edi cal appl i cat i ons , wi rel e ss com m uni cat i o ns, c o m put er  gra p hi cs or t u rb ul ence i s  gi ven i n   [1] .  I m age com p ressi on i s  o n e o f  t h e m o st  d o m i nant  and vi si bl e   ap p lication s  of wav e lets. Nowad a ys th d i gital  i m ag in g   h a s al m o st su p e rsed e th e prin t imag in g ,   wh ich in sists   l a rge  num ber o f  t ech ni q u es o p erat i n on  di g i t a l  im ages. M eanw h i l e , t h m e di cal  im aging  has t a ken i t s sha p e   from  print to  digital since the last  decade .   Hence ,  a n  attention for t h design  of com p ression techniques i s   requ ired   for  prov id i n g lesser m e m o ry req u irem en t with   g ood   qu ality i n   d i fferen t app licatio n s . A t y p i cal  i m ag e u s u a lly co n t ains larg sp atial red und an cy in m o st o f   th e reg i on s in  i m ag e [2 ]. In ad d ition  t o  th e sp atial  red u nda ncy ,  a n  i m age cont ai ns s u bject i v e  r e du n d ancy ,  w h i c h i s   det e rm i n ed  by  p r o p e r t i e s o f  a  h u m a n vi sual   sy stem  (HVS)  [3] .  A n   HV S p e rm its so m e  tolerance b a sed  on t h e content s  of the im age and  viewpoints . The   red u nda ncy  ( b ot h st at i s t i cal  and/ or  su b j ect i v e), t hus , ca be elim inated to achieve  com p ression  of the i m age  dat a .   The  basi c m e asure  f o r t h pe rf orm a nce o f  a  com p ressi o n  a l go ri t h m  i s  com p ressi on  rat i o defi ned  as  a ratio betwee n ori g inal data  size and compress ed da ta size. In a n  im age com p ression schem e , the image  com p ression algorithm  shoul d attain  a tradeoff  betwee n com p ression rati and im age quality (in the form  of  PSNR )  [4 ]-[6 ]. Usu a lly, if an  im ag e co m p ression  algo rit h m  p r o d u ces  h i gh  CR v a lues, th en  th e qu ality   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   741  –  7 50  74 2 (PSNR) will be less an v i ce v e rsa. Im ag e co m p ression  is v e ry im p o r tan t  for effecti v e tran sm issio n  and  st ora g of  i m ages.  Dem a nd  f o r  com m uni cat i on  o f  m u l t i m e di a dat a  t h r o ug h t h e  t e l ecom m uni cat i ons ne t w o r k   an d  retrev i n g   th m u lti m e d i a d a ta th roug h In tern et is  g r o w i n g  ex pon en tially [7 ]. W i th  th e u s e of d i g ital  cam e ras, re q u i r em ent s  for  st o r age ,  m a ni pul a t i on, a n d t r a n sf er o f   di gi t a l  i m ages,  has  g r o w n e xpl osi v el y .   These   im age files can be  very large  and can  occ u py a lot of  m e mory . A gray   sc al im age  of di m e nsi on 2 5 6 x 2 5 6  ha s   65,536 elem ents to store, and  t y pi cal   col o u r   i m age  of di m e nsi o n 6 4 0 x 4 8 0  has nearl y   a m i ll i on.   Down lo ad ing   o f  th ese files fro m  in tern et can  b e   v e ry tim e   co nsu m in g  task . Im ag e d a ta co m p rise o f  a  sig n i f i can t  p o rtio n  of  th m u lti med i a d a ta an d  th ey o c cupy th m a j o r  p a r t  o f  th e co m m u n i catio n  b a n d w i d t h   fo r m u l t i m e di a com m uni cat i on. T h e r ef ore  d e vel o pm ent  of  effi ci ent  t e c h ni q u es  fo r i m age c o m p ressi o n   has   becom e   quite necessa ry  [8]. The ob jective  of im age compre ssi on  is to   o b t ain an  im a g e rep r esen tatio n   i n   whic pixels  are less c o rrelated. JPEG a n d JPE G   20 0 0  are  t w o i m po rt ant  t e c hni que s u s ed  f o r  im age   co m p ression Work  on  i n tern atio n a standard s fo r im ag e co m p ression started  i n  th e late 1 970 with  th CCITT (c u rre n tly  ITU-T )   nee d  to  stan dar d iz e bina ry  im age com p ression algorith m s  fo r G r ou facs im il com m uni cat i ons.  Si nce t h e n ,   m a ny  ot her  c o m m i tt ees and  st anda rd s ha v e  been  f o rm ed t o  ge nerat e   d e  ju re   stan d a rds (su c h  as JPEG),  wh ile sev e ral commercial l y su ccessfu l  in itiati v e h a v e  effect iv ely b eco m e  d e   facto  st anda rd s (s uc h as G I F ) . I m age com p ressi on st a nda r d s  bri n g a b o u t   m a ny  bene fi t s , suc h  as:  ( 1 )  easi e r   excha n ge o f  i m age fi l e s bet w een  di f f ere n t  devi ces a nd  appl i cat i o ns;  ( 2 ) re use  of e x i s t i ng ha rd war e  an d   soft ware  fo r a  wider a rray   o f  p r o d u cts; (3 )  existence  o f   benc hm arks a nd  refe renc e d a t a  set s  for  ne w an d   altern ativ e d e velo p m en ts.   In the  field of  medical, with m o re sophisticated m e dical e qui pm en t  and i m agi ng  devi ce s, t h e i m age  processi ng  has  a tradem ark im portance.  W i th the requ i r e m ent  of o n - d e m and ser v ices, teleconfe r enci ng a nd  vi de o c o n f ere n ci ng i m age co m p ressi on i s  e ssent i a l  fo fas t er com m uni cat i on a nd  q u i c k  deci si o n   on m e di cal   treat m e n t W ith  th e m e n tio n  o f   Wav e let b y   Haar in   h i s doc to ral th esis in 1 909 , th e era  o f   wav e let h a started.  The dec o m pos i t i on of a si g n a l  i n  t e r m s of no n-si nu soi d a l  funct i o n i s  t h e co ncept   of  a wavel e t .  Ha ar has  em pl oy ed a  S qua re t y pe  wa vef o rm  as t h e  basi f unct i o n, a n Dau b ec hi es  has  use d   a di f f ere n t  s p i k e l i k e   wav e fo rm  as th b a sis  fun c tio n, all targ eted to  ex tract  a n rep r ese n t  i n fo r m at i on i n   n o n - st at i onary  a n si gnal s   with  sh arp  ed ges and  d i scon tin u ities,  wh ich   was  n o t  cap t ured  b y  t h e Fo urier tran sfo r m .  A larg e nu m b er of  trad itio n a wavelets are th en   propo se d and  us ed  on im age com p ression.    Di ffe re nt  l i f t i ng schem e s are pr o pose d  i n  [ 9 ] -[1 3] . I n  [1 4] ,  fo ur ne w o r t h og o n al  wavel e t s  are devi se d   and use d   for i m age com p res s ion  with SPIHT.  In this  pa p e r t h e lifting   v e rsi o n of th ese wav e lets is deriv e d .   sim p l i f i e d cal cul a t i on  o f  l i f t i n g  st eps i s   p r o pos ed a n d a ppl i e d t o   deri ve t h e st ep s o f  t h e  fo u r  ne ort h og o n al   wavel e t s . T h rest  of t h e pa p e r i s  or ga ni sed  as fol l o ws.  I n  t h e ne xt  sect i on t h e l i f t i ng s c hem e  over v i e w wa s   p r esen ted. In  t h e th ird  section ,  th po ly-phase repres en tatio n   o f  lifting   sch e m e  is p r esen ted .   In  th e fo urth  sect i on n e w l i f t i ng f o rm ul at i on i s  gi ve n. T h e  fi ft h sect i o n  presen ts th simu latio n   resu lts  an d  t h e last sectio concl ude s t h i s   pape r.     Lifting Schem e   Design ing   wavelets with  liftin g   sch e m e  in clu d e s of  three step s: Th first, sp lit p h a se that sp lit d a ta  in to  odd  and  ev en  sets, second  pred ict step, in  wh ich  odd  set is esti mated  fro m  ev en  set an d  t h e th ird  up d a te  p h a se th at  will up d a te ev en  set u s ing   wav e let co effici en t t o  calcu late scalin g   fun c tion .   Pred ict ph ase  mak e   su re th po lyno m i a l  can cellatio n  i n   h i gh   p a ss. Upd a te stag e en su res  p r eserv a tio n of m o men t s in low  p a ss.  Lifting schem e  of wa velet transform  is being use d  for digi tal speech compressi on and  digital image  com p ressi o n  f o r t h e  f o l l o wi ng  ad vant a g es  o v e r co nv en tio n a l wav e let  tr an sf or m  tech n i qu e.    It  perm i t s  a fast er im pl em entat i on o f  t h e w a vel e t  t r ansf o r m .  It  requi r e s hal f  n u m b er of  com put at i ons  as   co m p are to  trad itio n a l co nvo lu tio n b a sed   d i screte wav e le t tran sfo r m .  Th is is v e ry attracti v e for real time  lo w po wer  applicatio n s   The lifting  sc hem e  allows a  fully  in-place calculation  of the  wa velet  trans f orm .  In other  words,  no  au x iliary m e mo ry is  req u i red   an d its wav e let tran sf o r m  p r ov id e a su b s titu t e  fo r t h o r i g inal sig n a l.    Liftin g  sch e m e  allo ws us to  i m p l e m en t rev e rsib le in teg e wav e let tran sfo r m s . In  con v e n tio n a l sch e m e  it  in vo lv es fl o a tin g   p o i n t  o p e ratio n s , wh ich  in tro d u ces ro und ing  erro rs due to  flo a tin g  po in t arith m e tic Wh ile in  case  o f  lifting  sch e me p e rfect reco n s t r u c tion  is  p o s sib l e fo r l o ss-less co m p ressio n. It is easier to  st ore a n pr oce ss i n t e ge n u m b ers  com p are d   t o  fl oat i n g  p o i n t  n u m b ers.     Easier to understand and im ple m ent.    It can  be  use d   f o r  irre g u lar sa m p ling.   Th e i d ea  o f   wav e let tran sfo r matio n  is to   ob tain  co rr elation structure  present  in real life signals t o   b u ild  sp arse ap pro x i m a tio n .  Th e correlation  structu r e is  lo cal in  b o t h  frequ e n c y an d   sp atial/ti me d o main Trad ition a wav e let tran sfo r m  u s e wav e let fil t ers to   bu ild  ti me frequ en cy l o calizatio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Med ica l   Imag e Co mp ression   u s ing  Lifting   ba sed  New Wa velet Tran sfo r ms   (A H a za ra thaia h )   74 3 2.   POLYP H ASE   REPRESE N TATION  Let u s  con s id er th e sequ en ce of sam p les o f  si g n a x(k) . Z t r a n sf orm  of  t h i s   seq u ence  can  b e  gi ve n a s ,     k k z k x z X ) ( ) ( (1 )       Let u s  co n s i d er fi n ite i m p u l se resp on se  (FIR) filter  h a v i ng  filter co efficien ts  h= {hk1,.  . .  . . ,  hk 2}.  tran sform  o f  this filter is Lau r en t po lyno m i al  with   d e g r ee | k2-k 1 |  gi ve n by ,       2 1 ) ( k k k k k k z h z H   (2 )     Filterin g  o f   sign al  x(k)   b y  filte ca be easi l y  descri bed  i n   t r an sf orm  by   t h e ( 3 )     Y(z )  =  H( z) X( z)   (3 )     Su b-sam p l i ng  of t h e si g n al   x(k)  is co rrespo n d i ng  to  k e ep ing  on ly th e ev en  sam p les i.e . xe=x(2k) .   Z tra n sform   of  suc h  s u b-s a m p l e d si gnal  c a be  gi ve n as     k k e z k x z X ) 2 ( ) (   (4 )     X ( z)  =  x( 0) z 0  +  x( 1) z 1  +  x(2)z 2  + x( 3) z 3 + .  .  . .  . .   X( -z)  =  x( 0)z 0  - x( 1)z 1  + x(2 ) z 2  -  x( 3)z 3 +  .  . .  . .  .   k k e z k x z X z X z X 2 2 ) 2 ( )] ( ) ( [ 2 1 ) ( (5 )     Si m ilarly     k k o z k x z X z X z z X 2 2 ) 2 ( )] ( ) ( [ 2 ) (   (6 )     From  (5) a n d (6), it is clear t h at the  signal X(z)  ca n be decom posed  int o  X e (z 2 ) a n d  X o (z 2 ) as  gi ve n i n   (7 ).     X(z )  =  X e (z 2 ) +  z -1 X o (z 2 ) ( 7   Now let u s  co nsid er th at sig n a X(z )   d eco m p o s ed  in to  two   p a rts u s i n g   h i gh  p a ss filter  and l o w pass fi l t e h then it ca be  represe n ted as:     ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( z X z G z H z hp z lp   (8 )     Sub - sam p lin g   step  co rr espond s t o     2 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 z X z H z X z H z lp z lp z lp z LP e   (9 )     2 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 z X z G z X z G z hp z hp z lp z HP o (1 0)        Th e abo v e  equatio n s  can   b e   written  i n  m a trix  fo rm  as    ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2 1 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 2 2 2 z X z X z G z G z H z H z lp z lp z HP z LP o e (1 1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   741  –  7 50  74 4 In  th is case we first calcu late  all th e co efficien ts and  th en  t h ro w away h a l f  o f  th work   do n e . It will b e  m o re   effectiv if we p e rform   sa m p li n g  b e fo re  filterin g ,  m ean  th at  we co m p u t e only ev en   p a rt of  lp and  hp .     ) ( ) ( ) ( ) ( )] ( ) ( [ ) ( 1 z X z H z z X z H z X z H z lp o o e e e e (1 2)     Si m ilarly,     ) ( ) ( ) ( ) ( )] ( ) ( [ ) ( 1 z X z G z z X z G z X z G z hp o o e e e e (1 3)     Let u s  d e no te o u t p u t   o f  sub - sa m p ler and  low p a ss filter as  λ (z) and  ou tput o f  su b-sam p ler and   h i gh  p a ss filter  as  γ (z ). The n  a b ove t w o equat i ons  can be  re presente d as   ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0 1 z X z z X z P z z e   (1 4)     Wh ere, P(z) is  a po ly-ph a se m a trix  is  g i v e n   by    ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( z G z G z H z H z P o e o e   (1 5)     In  o r de r t o  at t a i n  pe rfect   rec onst r uct i o n,  fi l t er  and   mu st b e  co m p lemen t ary filters th at will resu l t  u n ity   d e term in an t of  p o l y-ph ase m a t r ix . Po lyp h a se  matrix   co rrespo nd ing  t o  lazy  wa v e let tran sform  will b e     1 0 0 1 ) ( z P   (1 6)     Th is  p o l y-ph ase m a trix  will sp lit in pu t sam p les in to   od d and  ev en set.      3.   CAL CUL ATI O N   OF   LIFTING   SC H E M E   FOR   NEW   WAVELETS  In  th is section   th e liftin g  steps for th e n e o r t h ogo n a l wav e lets p r op o s ed  in  [1 4 ]  will b e  calcu lated  by  a si m p l i f i e d m e t hod   of c a l c ul at i n g  l i f t i n g  schem e .The  b a si s f unct i o ns   of  t h o r t h og o n al  wa vel e t s  a r e gi ve n   in   th e figu re 1 .  Th e wav e let  filters  fo th ese  wav e lets are calcu lated  an d fo si m p licit y let    h = {  h -4 , h -3 , h -2 , h -1 , h 0 , h 1 , h 2 , h 3 , h 4 } a n   g = {  g -4 , g -3 , g  -2 , g  -1 , g 0 , g 1 , g 2 , g 3 , g 4 Fo r th e propo sed   wav e lets  h -4 =0, g -4 =0.  ) ( ' ) ( ' ) ( ' ) ( ' ) ( ' z G z G z H z H z P o e o e   The  p o l y -p has e  m a t r i x  be f o re  t h e ci rc ul ar  co nv ol ut i o   3 3 1 1 1 3 3 4 4 2 2 0 2 2 3 3 1 1 1 3 3 4 4 2 2 0 2 2 ) ( ' z g z g z g z g z g z g g z g z h z h z h z h z h z h h z h z P We ob tain  th Po ly-p h a se m a trix  P(z) by   ap p l ying  cir c u l ar  co nvo lu tion   to   the elem ents of P’(z ).T h ere f ore     1 3 1 1 2 3 2 4 1 2 0 2 1 3 1 1 2 3 2 4 1 2 0 2 ) ( z g g z g z g z g z g g z g z h h z h z h z h z h h z h z P ) ( ) ( ) ( ) ( z G z G z H z H o e o e (1 7)     No P(z )  ca be  decom pose d  i n t o  t w o m a t r i ces as    1 0 ) ( 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( z S z G z G z H z H z P New o e New o e (1 8)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Med ica l   Imag e Co mp ression   u s ing  Lifting   ba sed  New Wa velet Tran sfo r ms   (A H a za ra thaia h )   74 5 From  eq uat i o n s  ( 1 7 )  a n d ( 1 8)   ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 0 0 z G z s z G z G z H z s z H z H e New o e New o (1 9)     One ca n obtain S(z) and H 0 Ne w (z) by  di vi di n g  H 0 (z ) by  H e (z). S(z) will b e  th e q u o tien t  an d   H 0 New (z)   will b e  th remain d e r.  Simil a rly H 0 New (z)  will b e  th remain d e r in th e d i v i sion   G 0 (z )  by  G e (z) . S(z ) ,   H 0 New (z)   and G 0 New (z ) c a n cal cul a t e d a n d  gi ven  by     2 9 1 8 7 2 6 1 5 4 3 3 2 2 1 1 ) ( ) ( ) ( z C z C C z G z C z C C z H z C z C z C z S New o New o   (2 0)     Whe r e the C 1 , C 2 , C 3 , …., C 9   are con s tan t s  in  term s o f  wavelet filter co efficien ts.Th e  equ a tio n   (18 )   becom e s,            Fi gu re 1.   Ne w Wavel e t s :  phi  and   p s i   f unct i o ns of   Ne w W a1 Ne w W a2 , Ne w W a 3   a n d Ne w W a 4       1 0 1 ) ( ) ( ) ( 3 3 2 2 1 1 2 9 1 8 7 2 6 1 5 4 z C z C z C z C z C C z G z C z C C z H z P e e (2 1)     Now t h first  matrix  in  th e ab ov e equ a tion   can   furth e b e   d eco m p o s ed  i n to  two  m a trice s  as,    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   741  –  7 50  74 6 1 ) ( 0 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( z T z G z G z H z H z G z G z H z H New o New e New o e New New o e New o e (2 2)     From  eq uat i o n   (2 2) ,     ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( z G z T z G z G z H z T z H z H New o New e e New o New e e (2 3)     As  we ha ve ca lculated S(z),   H 0 New (z) a n d  G 0 New (z) we ca calculate T(z),   H e New (z) a n G e New (z) by   per f o r m i ng di v i si ons.  T h e T ( z ) H e New (z)  an G e New (z) val u e s   are gi ve n by ,     1 7 6 1 5 4 1 3 2 1 ) ( ) ( ) ( z A A z G z A A z H z A A z A z T New e New e   (2 4)     No w t h e e quat i on  ( 2 2)  bec o m e   1 0 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 3 2 1 1 7 6 1 5 4 z A A z A z G z A A z H z A A z G z G z H z H New o New o New o e New o e (2 5)     B y  usi ng t h e e quat i o ns  (2 1) (2 2) a n d (2 5 )  t h e p o l y -p hase  m a t r i x  P(z) ca n be re p r ese n t e d i n  a f o rm so  t h at th e lifti n g  step s bo th prim a l  an d   du al  liftin g  steps can   b e  calcu lated.    1 0 1    1 0 1    ) ( ) ( ) ( 3 3 2 2 1 1 1 3 2 1 1 7 6 1 5 4 z C z C z C z A A z A z G z A A z H z A A z P New o New o   (2 6)     Hen c e th e lifti n g  sch e m e  is d e v i sed as  fo llows:  F o rw ar d W a ve l e t  Trans f o r m:   Sp lit     :    λ k x( 2 k )             γ k  x( 2 k +1 )   Du al  Lifting  (Pred i ct)    :   γ k γ k +[A 1 γ k- 1 +A 2 γ k  +  A 3   γ k+ 1 ]   Prim al Lifting (Update)    :   λ k λ k  + [C 1   λ k+1  + C 2   λ k+2  + C 3   λ k+3 Inverse W a velet Transform:  Inverse Prim a l  Lifting  (Updat e)  :    λ k λ k  - [ C 1   λ k+1  + C 2 λ k+2  +  C 3   λ k+3 In ver s Dual L i fting  (P redict)   :    γ k γ k  + [A 1   γ k-1  +  A 2 γ k  +  A 3   γ k+1 ]     M e r g e      :       ( 2 k )   λ    x( 2k +1 )   γ     4.   SIMULATION   RESULTS   In th is secti o th e sim u latio n   resu lts  wh ich   co n t ains th e liftin g  step s as  well as th p e rfo r m a n ce of  new l i f t i n g a n d t r a d i t i onal   wavel e t s   on  m e di cal  im age com p ressi o n  i s  prese n t e d .   Fo ur  new  o r t h o g onal   wav e lets  p r o p o s ed  in  [14 ]  are con s id ered. Th e liftin g  step s and   wavelet filters fo r th e first  wavelet is  p r esen ted h e re. Th e wav e let fi lters fo r t h first wav e let is g i v e n b y   h  = {0      - 0 .1167       0 . 1 274       0 . 1 838     -0 .25 5 6     -0 .27 6 0       0 . 43 41       0 . 44 43        -0 .63 9 6 }   g  = {0      - 0 .6396     -0 .44 4 3       0 . 4 341       0 . 2 760     -0 .25 5 6     -0 .18 3 8       0 . 12 74          0 . 1 167 The c o nst a nt C 1 , C 2 , .  . .  , C 9  fo r t h first  wav e let are  g i v e n  as fo llo ws.  C 1  = -0 .9 155 C 2  = 8 . 62 76 , C 3  = 2 5 . 9 32 7,     C 4  = 2 . 74 20 , C = - 5 .738 5, C 6  =  16 .5 853 ,   C 7  = -5 .3 383 C 8  = 3 . 76 07 , C 9  = -3 .0 254 The c o nst a nt A 1 , A 2 , .  .   . , A are gi ven as  follows.  A 1  =  0 . 04 65 , A 2  = 0.004 0,  A 3  =  -0 .1 143 ,    A 4   = - 1 .362 7, A 5  =  1 . 89 61 , A 6  = 0.558 8,    A 7  =  - 0 .345 9.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Med ica l   Imag e Co mp ression   u s ing  Lifting   ba sed  New Wa velet Tran sfo r ms   (A H a za ra thaia h )   74 7 Th fund am en tal co m p lex ity  in  testing  an  i m ag e co m p ressio n   system  is  ho w to   d ecide wh ich  test  i m ag es to  u s e for th e an alysis. Th e im ag e co n t en t b e i n g   v i ewed  influ e n ces t h e percep tion   o f   qu ality   irres p ective of  technical pa ra meters of the s y ste m  [15] -[ 1 8 ] . No rm ally , a  series o f   pictures, which a r e a v era g i n  t e r m s of ho w di f f i c ul t  t h ey  are for sy st em  bei ng eval u a t e d, has bee n  cho o sen .  To  obt ai n a bal a n ce of   critical and m oderately critical  m a terial we  used a  wi de  vari ety of m e dical im ages.    First  o f  all th e co m p ression  p e rform a n ce of ex is tin g trad itio n a wav e lets, new trad itio nal wav e lets  and  po p u l a r 5/ 3 an d 9/ 7 l i f t i n g base d wa vel e t s  i s  present e d f o r ‘m ri 1.j p g . The C R  an d PSNR  wi t h  t h e  abo v men tio n e d  tech n i q u e s are p r esen ted  in  th figu re. Th CR with  th e ex istin g  trad ition a l wav e lets as well as  p r op o s ed  trad itio n a l wav e lets is ab ou t 3b pp Bu t with   t h e 5/ 3 an d 9/ 7 l i f t i n g base wavel e t s  t h e C R  i s  abo u t   1 0bp p. Th e PSNR with  th e ex istin g  trad itio n a l wav e lets is  j u st aro und  23 d B  ex cep t  fo r Co iflet wav e let, for  whi c h t h e PS NR  i s  40 dB . P S NR  wi t h   new  t r adi t i onal  wa vel e t s  i s  arou n d  3 0dB  a nd  wi t h  5/ 3 a nd  9/ l i f t i n g   b a sed  wav e lets it is o v e 3 7dB. In  t o tal th co m p ression  perfo r m a n ce o f   n e w t r ad ition a l wav e lets is a better i n   term s o f  PSNR to  th at  o f  existin g  trad itio nal wav e lets  and  th e 5 / 3  an 9 / 7  lifting   b a sed   wav e lets com p le tely   out per f o r m  bot h t h e  t r a d i t i ona l  schem e s i n  t e rm s of  bot h C R  an d P S NR .   The  pr o p o s ed  l i f t i ng  ver s i o o f  t h e  ne w t r a d i t i onal   wavel e t s   has  pr o duce d  e v en  bet t e r  com p ressi o n   resu lts. In  th e fig u res  2  an d 3,  th e GUI  u s ed in  MATLA B  a n d the  sam p le medical im ages are  shown. C T  and  MRI  ima g e s  o f  Br a i n ,  H e ar t an d H e ad  ar e  con s id er e d  a s  th e s a mp le  i m a g e s .           Figu re  2.  Sam p le Im ages fo r P r oces sin g           Fi gu re  3.  G U I   of  Pr o pose d  Al go ri t h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   741  –  7 50  74 8 Th e PSNR  with  th e lifting   v e rsion  of  n e wav e lets  is rang ing  fro m  4 0  t o  44d B. Th CR with  th l i f t i ng  versi o n  o f   new  wa vel e t s  i s  ab out   1 2 b p p The  co m p ari s on  of  p e rf orm a nce o f  va ri o u s t r a n s f orm s  i s   pl ot t e d i n   fi g u r e s 4 .  I n  t h ese  fi gu res t h e P S N R  an d C R s   obt ai ned  wi t h   ‘m ri 1.j p g’  i m age are  pl ot t e d.           Fi gu re 4.   C o m p ari s on   o f   C R  val u es   o b t a i n e d  wi t h  vari ous  t r ans f o r m s   for  ‘m ri 1.jp g             Fi gu re  5.  C o m p ari s on  o f   PSN R  val u es  f o r  ‘ m ri 1.jp g’  o b t a i n ed  wi t h  va ri o u s t r a n s f o r m s         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Med ica l   Imag e Co mp ression   u s ing  Lifting   ba sed  New Wa velet Tran sfo r ms   (A H a za ra thaia h )   74 9 5.   CO NCL USI O N &  FUT U R E SCOPE   In th is  p a p e r a  n e w liftin g m e ch an ism  was  propo sed.  Fi rst, a  n e set o f  basi s functions  are selected  an d   u tilized  to   p e rcei v e  n e w t r ad ition a l wavelets. Th e wa velet filters h  and  g  are th en  calcu l ated . Fro m  th ese   filters, th e po ly -ph a se m a trix  p ( z),  b y  wh ich   after d e co m p osin g  it in to  three su b-m a trice s , liftin g  steps  can  b e   calcu lated  is fo rm ed . First t h is m a trix  is p a rtitio n e d  i n to  m u ltip licatio n   o f  t w o   sub - matrices wh ich   g i v e p r im al  liftin g .  Th en  th e first su b - m a trix  is ag ain   d i v i d e d  in to  m u ltip l i catio n  o f  two  m o re su b-m a trices,   w h er eb y d e r i vin g  t h d u a l li f tin g. Th w a velets af ter  ap p l yin g  th e pr oposed  lif ting  sche m e  ar e app lied   o n   medical im age  com p ression. The CR, PSNR, De codi n g  t i m e , Encodi ng t i m e and t r ansf o r m i ng t i m e s are  calcu lated .  Ex cep t  CR an d  PSNR th e rem a in in g  d e si g n  m e t r ics are  m o re or less th e sa m e   with  th at o f  ex i s tin trad itio n a l, n e w trad itio n a l an d th p opu lar  5 / 3  and  9 / 7   lift i n g  b a sed  wavelets.  Th CR with   ex istin g   an new  tr ad itio n a l  w a velets is aro und 3b pp w ith   5 / 3  an 9 / 7  lif ti n g  b a sed w a v e lets it is 1 0  to  1 2bp p, and   w ith  th n e w lifting  wav e lets it is aro u n d   1 2bp p. Th PSNR  with   ex i s tin g  trad itio n a l wav e lets is less th an   2 5 d B  ex cep with  co i f let wav e let for  wh i c h  th PSNR is aroun d   40d B.  W ith  t h e n e w trad itio n a wav e lets th PSNR is  aro u nd  35 dB wi t h  5/ 3 an 9 / 7 l i f t i ng  base d wa vel e t s  t h e  PSNR  i s  ra n g i ng f r o m  35 t o  40 dB W i t h  t h e ne l i f t i ng  wavel e t s  t h e P S NR  i s   bet w ee 40  an 45 dB He nce  o n e ca n say  t h at  t h e ne w l i f t i ng  bas e wa ve l e t s  are  co m p arativ ely b e st am o n g  th e m e n tio n e d   wav e lets.It is e xpected  th at  with m o d i fied  SPIHT  b e tter  resu l t s will   be obt ai ne d.       AC KO NOW LEDGEME N T Fi rst  an d f o re m o st , t h e fi rst  aut h or  wo ul d l i ke t o  t h a nk  D r . P VN R e ddy  fo r hi s m o st  sup p o rt  an d   enco u r agem ent .  He  ki ndl y   rea d  m y  paper  an of fere d i nval u abl e  det a i l e d advi ces   o n  gra m m a r,  or gani z a t i o n ,   and the t h em e of the  pa per.    The  fi rst  a u t h or  w o ul d l i k e  t o  t h an D r N S u dha ka r R e ddy -Pri nci p al ,  an d M a nage m e nt  of  S r i   Venk ateswara  Co lleg e   o f   Engin eering ,  Tiru pati fo r th eir en co urag em en t in  d o i n g  th is  wo rk     REFERE NC ES   [1]   Proc. IEEE (Special Issue on   Wavelets), vo l. 84,  Apr. 1996.  [2]   N Jay a nt  a n d P  No l l .  “ Digita l C oding of Wa vefo r ms: Principles   and Application s  to Speech and  Video ”. Englew ood   Cliffs, NJ: Pr entice-Hall. 1984.  [3]   N Ja y a nt,  J Joh n ston,  and R Safranek. “ Signal  compression based on models of human perception ”. P r oc. IE EE 1993; 81: 1385– 1422.  [4]   B Zovko-Cihlar , S Grgic, D  Modric. “ Coding techniques in  multimedia co mmunications ”. In Proc. 2nd  Int.  Workshop Imag e and  Signal Pro cessing, IW ISP’95, Budap e st, Hungar y . 199 5: 24 –32.  [5]   Vinay  U Kale, S h irish M Deshmukh.  “Visually  I m proved Image  Compression  b y  Combining EZW Encoding with  Textur e Modeling using Huff man Encoder IJCSI Internation a l Journal of Computer Science Issues . 2010; 7 ( 3):  11.  [6]   W Woo  and A  Ortega. “Stereo  image compressi on based on disparity  field seg m entation SPI E  Conference o n   Visual Communications  and  Image Processing . v o l. 3024 , pp . 391 -402, San  Jose,  California, Febr uar y  1997.  [7]   http://www. 3. interscience. w iley . com  [8]   Greg Ames. "Image Compressio n ". 2002.  [9]   Roger L Clay po ole Jr, Geoffr ey   M Davi s, Wim Sweldens, Rich ard G Baraniuk . “ N onlinear W a v e let  Transform s  for  Image Coding  via Lifting IEEE Transactions On  Image  Processing . 2003 ; 12(12 ).  [10]   M  Kaaniche , A  Benaz za-B e n y a h ia, B P e squet- Popescu, JC Pesquet. “Vector   Lifting Sch e mes for Stereo Image  Coding”.  IEEE Transactions  on  Image Processing . 2009; 8(11): 2 463-2475.  [11]   R Ram a nathan,  K Kalaiarasi , D Prabha . “Improved wavelet based compression  with adapt i ve lif ting schem e  using   Artific ial  Be Colon y  alg o rith m Internation a l Journal of  Advanced Re s e ar ch in Compu t er  Eng i neer ing   &   Technology ( I JARCET) .  2013; 2( 4).  [12]   Karthike ya n A,   S a ran y a P ,  J a ya s h ree N. “ A n E ffici ent VLS I  A r chit ectur e for  3 D  DW T Us ing Lifting  S c hem e .   International Jo urnal of  Engineering Sc ience and  Innovative Tech nology ( I JESIT) . 2013; 2(1) [13]   M Kaaniche, B Pesquet-Popescu ,  JC  Pesquetand A Benazza-Ben y ahia. “Adap tive  Lifting Sch e m e s W ith a Global  M i nim i zation  T echniqu e F o r Im age Cod i ng” IEEE In ternationa l Conferen ce on  Image Pro cessing , Unit ed S t ate s .   2012.  [14]   A Hazarath a iah ,  Dr B Prabhakar Rao. “ A  Novel Medi ca l Im age  Com p ression u s ing New Tradit ional Orthogona l   W a velets” .   C iiT International  Jo urnal  of Dig ital  Image Processing . 2013 [15]   M  Kaaniche, A Benaz za-B e n y ah ia, B P e s quet-Popescu, JC Pesqu e t. “Non Separable Lifti ng Sche m e  with Adaptiv e   Update St ep for   Still  and St ereo  I m age Coding” S i gnal Processing . 2011; 91(12): 2 767-2782.  [16]   Chengjiang Lin, Bo Zhang, and Yuan F Zheng. “Packed  Integer Wavelet Transform Constr ucted b y   Liftin g   S c hem e”.   IEEE Transactions  on Circuits  and  Sys t ems for Video  Technolog y . 2000 ; 10(8).  [17]   S i wei L y u  Ee ro  P  S i m oncelli . “ N onlinear  Im ag e Repr es ent a tion  Us ing Divis i ve   Norm alizat ion” IEEE  Confer en c e   on Computer V i sion and  Patt ern  Recogn ition , An chorage, Alaska. 2008.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE Vo l. 4 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 14   :   741  –  7 50  75 0 [18]   S Bauer, B Zov ko-Cihlar , and  M Grgic. “ The influen ce of  impairments from digital compression  of vid e o signal  on   percei ved pic t ure quality ”. in Proc. 3rd Int. Workshop Image an d Si gnal Processing, IWISP’96,  Manchester , U.K.,  1996: 245–248.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       A H a z arathaia received Engi neering Gradua t i on from  Institut i on of Engineers ,  Kolkatt a . He  rece ived M a s t er  Degree M . Te ch  (Ins t rum e ntation  and Con t rol) fr om  J N T Univers i t y ,  Kakinad a ,   Andhrapradesh in the  y e ar 2005. Currently  h e  is   pursuing Ph. D in JNTU, K Kakinada. He h a m o re than 15  ye ars  tea c hing Exp e rien ce . P r es entl he is working  as a professor in Dept of ECE  in SV College o f  Engineering,  Ti rupati . His  res e arch int e res t   is  i n  Im age proces s i ng .He is  a l i fe  me mbe r  of IST E ,  IE,   a nd me mber of IE E E         Dr B Prabhak a raRao  obtain e d B.Te ch &  M.Tech from   S.V. Universit y , Tirup a ti with  S p ecia liz ations  i n  Elect ronics  &  Comm unicatio ns  Engineering ,  Electronic Instrumentation &  Communications Sy stems in th y ears 1979  an 1981 respectively . He receiv e d the Do ctoral  degree from  Indian Institut e  o f  Science, Ba n g alore in1995 .He has m o re than 31 y ears of   Experi ence  in  T each ing &  Rese a r ch. He  he ld  dif f e re nt   positions  i n  his c a ree r   such  as Head  of th e   Dept &Vice Pri n cipa l, Dire ctor  (Institute of Sc ienc e & Te chno log y ) ,  Dire ctor  of Evalua tion ,   Director of Foreign Universities  Relations, Di rector –Adm ission s during in the  y e ars 2001 to   2013. Presently he is working as Rector  an d  Director-Admissions from  July  2013 in JNT  Universit y , Kak i nada. He  is S e ni or IEEE (US A ) m e m b er, F e llow of IE, IE TE , Li fe Mem b er of  ISTE, ( E MC)  Association, an d Indian  Scien ce Congr ess Association   (Kolakatta). He was  honored with  th e “State Best  Teacher Award ” for   the  y e ar  2010 b y  the Govt. of An dhra Pradesh .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.