I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   4 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 5 ,   p p .   24 ~ 31   I SS N:  2252 - 8814          24       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   An Enha nced  Lo ss less  Colo r F ilt er   Array  I m a g e Co m pr ess io Ba sed o n P redi cti v e Adaptiv e A rith m e tic  Co ding       L.   M .   V a ra la k s h m i,  R.   So wm iy a   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   &   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g ,   S ri  M a n a k u la V i n a y a g a En g in e e rin g   C o ll e g e ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 1 ,   2 0 1 4   R ev i s ed   Feb   10 ,   2 0 1 5   A cc ep ted   Feb   19 ,   2 0 1 5       M o st  c o n s u m e d ig it a c a m e ra s   u se   a   sin g le  i m a g e   li g h se n so w h ich   p ro v id e c o lo in f o rm a ti o n   u sin g   c o lo f il ter   a rra y (CF A ). T h is    p ro v id e d   m o sa ic   i m a g e s,  in   w h ich   e a c h   p ix e p o siti o n   c o n tain o n ly   o n e   c o lo r   c o m p o n e n in   c a se   o f   Ba y e r   C F A   P a tt e rn .   T h is  p a p e p ro d u c e d   a   CF h iera rc h ica p re d ictio n   sc h e m e   b a se d   o n   c o n tex a d a p ti v e   c o d in g .   In   CF h iera rc h ica sc h e m e ,   th e   g re e n   p ix e ls  w e re   su b d iv i d e d   in t o   tw o   se ts                    .         w a s   e n c o d e d   b y   a   g ra y   sc a le  c o n v e n ti o n a m e th o d   a n d         w a s     p re d icte d   b a se d   o n       .   T h e   re d   p ix e ls  w e re   p re d icte d   u si n g   b o th   th e   se ts  o f   g re e n   p ix e ls  a n d   b lu e   p ix e ls   w e r e   p re d icte d   u sin g   re d   a n d   g re e n .   T h e   p re d icto rs  w e re   d e sig n e d   b a s e d   o n   d irec ti o n   o f   th e   e d g e in   th e   n e ig h b o r h o o d .   Us in g   t h e   p re d ict i o n   i n f o rm a ti o n ,   th e   m a g n it u d e   o f   p re d icti o n   e rro w a a lso   d e ter m in e d   a n d   c o n t e x a d a p ti v e   a rit h m e ti c   c o d i n g   w a a p p li e d   t o   re d u c e   b it s.  T h e   sim u l a ted   re su lt o n   CF A   i m a g e sh o w ed   th a th e   p ro p o se d   m e th o d   g iv e s   les b it p e p ix e th a n   th e   re c e n tl y   d e v e l o p e d   CF A   c o m p re ss io n   a lg o rit h m s.   K ey w o r d :   C o lo r   f ilter   ar r a y   C o n te x t c o d in g   Hier ar ch ical  p r ed ictio n   L o s s less   co m p r e s s io n     Co p y rig h ©   201 5   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   L .   M.   Var alak s h m i ,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics  &   C o m m u n ica tio n   E n g i n ee r in g ,   Sri  Ma n a k u la  V in a y ag ar   E n g i n ee r in g   C o lle g e ,   P u d u ch er r y - 6 0 5 1 0 7 ,   I n d ia .   E m ail:  v ar alak s h m i - 1 @ y a h o o . co . in       1.   I NT RO D UCT I O N   W ith   an   i n cr ea s i n g   attr ac ti v e n es s   o f   d ig ital  ca m er as,  t h q u an t it y   o f   d ig ital  i m a g es  i s   co n s id er ab l y   g r o w i n g ,   a n d   t h r eso l u tio n   o f   d ig i tal  i m a g es   is   also   q u i ck l y   i n cr ea s i n g .   D i g ital  ca m er as  ar b ec o m i n g   g r ad u all y   m o r p o p u lar   in   t h u s er   elec tr o n ic s   m ar k e t.  T o   r ed u ce   th co s t,  m o s v id eo   ca m er as  r ep ea ted l y   ca p tu r th co lo r   in f o r m ati o n   u s i n g   s i n g le  ch ar g e - c o u p led   d ev ice  o r   co m p le m e n tar y   m etal - o x id e - s e m ico n d u cto r   s e n s o r   i m a g i n g   p ip elin w it h   th r ed - g r ee n - b l u ( R GB )   co lo r   f ilter   ar r a y   ( C F A )   s tr u ct u r e.   T h e   B ay er   p a tter n   C F s h o w n   i n   Fig u r 1   i s   co m m o n l y   u s ed ,   wh ich   ca p tu r e s   p i x els   w h ich   co n tai n in g   t w o   g r ee n ,   o n r ed   an d   o n b lu s a m p le  ( Fig u r e   1 ) .             Fig u r 1 .   B ay er   C F A   p atter n   [ 1 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n   E n h a n ce d   Lo s s less   C o lo r   F ilter   A r r a I ma g C o mp r ess i o n   B a s ed   o n   P r ed i ctive   ( L.  M.  V a r a la ksh mi )   25   C o lo r   d em o s aic k i n g   ( C DM )   d eter m i n es  m is s in g   t w o   co lo r   c o m p o n en t s   in   ea c h   p ix el  lo ca tio n   o f   th e   C F A   i m a g to   p r o d u ce   th f u ll  co lo r   i m a g e.   I n   co n s er v ati v d ig ital  ca m er p ip elin e,   C DM   is   i n itial l y   p er f o r m s   o n   t h C F A   i m a g e,   f o llo w ed   b y   co m p r e s s io n   o f   d e m o s aic k ed   i m a g e.   A   ca m er a s   i m a g p r o ce s s o r   p er f o r m s   m o s o f   t h p r ep r o c ess i n g   s tep s   s u c h   a s   w h ite  b a lan ci n g ,   d e n o is i n g ,   a n d   d e m o s aick i n g   u s i n g   th e   r a w   d ata  ca p tu r ed   b y   C F T h d e m o s aic k ed   co lo r   i m ag is   th e n   s a v ed   as  r a w   R GB   i m ag o r   s en d   to   i m ag e   en co d er .   Hen ce ,   b y   p r o ce s s i n g   o f   th ese  i m a g es  i n   s y s te m   is   s o m eti m es  r ed u n d an b ec au s e   th C F A   d ata  h a s   b ee n   alr ea d y   p r o ce s s ed   u s i n g   t h ca m er a s   p r o ce s s o r .     Data   co m p r ess io n   is   a n o t h er   i m p o r tan p r o ce s s i n g   s ta g i n   d ig ital  ca m er as,  to   r ed u ce   t h s to r ag e   lev el,   r ed u n d a n cies  ar r e m o v ed   f r o m   t h d ata. C o m p r es s i o n   tech n iq u e s   ca n   b class if i ed   as  eith er   lo s s y   o r   lo s s les s .   I n   lo s s le s s   co m p r ess io n ,   th e   o r ig i n al  i m a g o r   d at is   r etai n ed   e x ac tl y   a f ter   d ec o m p r es s io n .   L o s s y   co m p r es s io n   ac h ie v es b etter   co m p r es s io n   r atio s   w i th   s o m a m o u n t o f   d is to r tio n   in   t h d ec o m p r es s ed   d ata.     T o   g et  th b est  c o m p r ess io n   p er f o r m an ce ,   co m p r es s in g   C F A   d ata  is   m o r ef f icie n t h an   c o m p r es s i n g   d em o s aick ed   co lo r   i m ag e s ,   as  r ep r esen ted   in   [ 4 ] .   I n   p ar ticu la r ,   th co m p r ess io n   s c h e m i s   m o r e f f icie n t h a n   th d e m o s aic k i n g - f ir s m et h o d   b ec au s th d e m o s aic k in g   m e th o d   in cr ea s es  t h n u m b er   o f   d ata  p o in ts   th at  ar e   s o m e m ea n s   co r r elate d .   I n   th ea r ly   lo s s y   C F A   co m p r ess io n   m et h o d s   m e n tio n ab o v e   [ 5 ] [ 7 ] ,   th R GB   co m p o n e n t s   o f   C F A   d ata  ar co n v er ted   to   d ec o r r elate d   R GB   co m p o n e n t s ,   w h ic h   i s   in d ep en d en tl y   e n co d ed .     I n   t h is   p ap er ,   w p r o p o s n e w   p r ed icti v co d in g   s c h e m d ep en d s   o n   h ier ar ch ical   p r ed ictio n   m et h o d   an d   n e w   co n tex t a d a p tiv m et h o d   w h ic h   i s   e n ab led   b y   t h h ier ar ch ical   s c h e m e   f o r   R GB   I m a g es   an d   C F A   I m a g es.  Fo r   C F A   I m ag e s ,   in   h ier ar ch ica p r ed ictio n ,   h alf   o f   th p ix el s   ar u s ed   f o r   th p r ed ictio n   o f   th o th er   h al f   o f   p i x els,  b o th   s ets  o f   p ix el s   ar u s ed   to   p r ed ict  R   p ix els,  an d   Gr ee n   a n d   R ed   p ix el  v al u e s   ar th en   u s ed   to   p r ed ict  B lu p ix els.  Fo r   R GB   I m a g es,  th co m p o n en ts   ar f ir s tr an s f o r m e d   o r   co n v er ted   b y   a   r ev e r s ib le  co lo r   tr an s f o r m ,   an d   ea ch   o f   th tr a n s f o r m ed   co m p o n en ts   ar i n d ep en d en tl y   co m p r es s ed   b y   th e   ab o v ex p lai n ed   m eth o d s .   Du to   h i g h   d e n s it y   a n d   h i g h l y   c o r r elate d   o f   R GB   d ata  a n d   it   ca n n o t   b co m p r es s   ad ep tly   a n d   it  is   c h an g ed   to   YC b C r   b y   u s i n g   r e v er s co lo r   tr an s f o r m . I n   t h is   b o th   C F A   a n d   R GB   h ier ar ch ical   s ch e m e,   alr ea d y   e n co d ed   p ix els  ar u s ed   f o r   co n te x ad ap tiv m o d elin g ,   i.e   to   f i n d   th co n d itio n al  p r o b ab ilit y   d en s it y   f u n ctio n   ( p d f )   o f   p r ed ictio n   er r o r   f o r   th g iv e n   n eig h b o r in g   p ix els.    Af ter   t h p r e d ictio n   an d   co n te x ad ap ti v m o d eli n g ,   t h p r e d ictio n   er r o r s   also   w i th   t h co n tex ts   ar e   en co d ed   u s i n g   co n v e n tio n a co n te x t - ad ap tiv ar it h m etic   en co d er   [ 1 6 ] .   I n   th e x p er i m en ts ,   th e   p r o p o s ed   m et h o d   is   a n al y ze d   w it h   r ec e n p r ed ictiv e   en co d in g   m et h o d   in   [ 1 0 ] ,   w h ic h   s a y s   t h b est  p er f o r m a n ce   a m o n g   th ex i s ti n g   m et h o d s ,   an d   als o   w it h   th m o d er n   tr a n s f o r m   m eth o d   in   [ 8 ] .   C o m p ar in g   t h r esu l ts   o n   s o m s i m u lated   C F A   d ata  an d   also   o n   r ea C F A   d ata  av ailab le  i n   [ 2 0 ] .   T h co m p ar is o n   s h o w s   th at  th p r o p o s ed   m et h o d   g iv e s   less   b its   p er   p ix el  o n   all  o f   th i m a g es  r ef er en ce d   ab o v e.   T h r em ai n i n g   p ar o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s .   I n   s u b d iv is io n   2 ,   th s tr u c tu r o f   o u r   C F A   e n co d er   is   p r esen ted .   T h en ,   Su b d iv is io n   3   d ea ls   w it h   p r ed ictio n   s ch e m an d   Su b d iv is io n   4   p r es en ts   th co n te x m o d elin g   f o r   ad ap tiv en co d in g .   E x p er i m e n ts   o n   v ar io u s   s i m u lated   an d   r ea C F A   a n d   R G B   d ata  ar ex p lain ed   in   S u b d iv is io n   5 ,   an d   th e   co n clu s io n   is   p r ese n ted   in   S u b d iv is io n   6 .       2.   O VE RVI E O F   P RO P O SE E NCO D E R   2 . 1 .   RG B   I m a g es   Fo r   th p r ed ictio n   o f   a   p ix el   t h at  i s   to   b e n co d ed ,   h er   we  p r o p o s m et h o d   w h ic h   m ak es  u s o f     lo w er   r o w   p i x els  as  w e ll   as  t h u p p er   an d   also   lef p ix el s   F o r   th lo s s les s   co m p r ess io n   o f   co lo r   co m p o n en t s ,   th R GB   is   f ir s alter ed   to   Y           b y   a n   R C T r an s f o r m   an d   Y - g r e y   ch a n n el  i s   d eter m in ed   b y   co n v en t io n al   g r a y s ca le  i m a g co m p r ess io n   alg o r ith m .   T h s ig n al  d is i m ila r it y   is   g e n er all y   m u c h   s m a ll er   th an   t h at  o f   R GB   s ig n al,   b u s t ill  b ig g er   n ea r   t h ed g es  i n   th ca s o f   ch r o m i n an ce   c h an n el s   (                   ) .   Fo r   m o r d ef in ed   p r ed ictio n   o f   th ese  s i g n als,  a n d   also   f o r   h ier ar ch ical  m o d e lin g   o f   p r ed ictio n   er r o r s ,   w u s t h h ier ar ch ica s ch e m e,   th c h r o m i m a g is   s p litt ed   in to   t w o   s u b i m a g es i.e .   p air   o f   ev en   n u m b er ed   r o w s   an d   p air   o f   o d d   n u m b er ed   r o w s   r es p ec tiv el y .   T h ev en   r o w   s u b i m a g       is   p r e - ar r an g ed ,   th e n   w ca n   m a k u s o f   all  th e   p ix els i n                            f o r   th p r ed ictio n   o f   p ix els i n   th o d d   r o w   s u b i m a g         2 . 2 .   CF I m a g es   T h p r o p o s ed   en co d er s   s tr u ctu r is   s h o w n   i n   Fi g u r 2 ,   w h ic h   h as  h ier ar ch ical  p r ed icto r ,   a   co n v e n tio n al  g r a y s ca le  e n co d er ,   an d   co n tex t - ad ap tiv ar it h m e tic  en co d er .   T h in p u C F A   i m a g w h ich   i s   in   Fig u r e   1 ,   th p ix els  in   th o d d   r o w s   ( G 1   p ix els)  ar en c o d ed   f ir s u s in g   co n v e n tio n al  g r a y s ca le  co d er   m et h o d .   Nex t,  t h e y   ar u s ed   f o r   th p r ed ictio n   o f   t h p i x els  i n   t h e v en   n u m b er ed   r o w s   ( G 2   p ix el s ) ,   w h ich   p r o d u ce s   th p r ed ictio n   er r o r   t h at  i s   r ep r esen ted   a s   eG 2.   T h i r d ,   th in ter p o latin g   t h p i x els,  to   f ill  i n   th v alu e s   at  th p o s itio n s   o f   th R ed   an d   B lu p ix els.  Fo u r t h ,   th p r ev io u s l y   i n ter p o lated   p ix els  ar s u b tr ac ted   f r o m   t h R   a n d   B   p ix els,  p r o d u cin g   t h d if f er en ce   ΔR   a n d   ΔB .   I is   to   n o te  th at  ΔR  a n d   ΔB  ar u s ed   as  a n   alter n ati v o f   R   a n d   B ,   r esp ec tiv el y , to   ex p lo it th c h an n el s   co r r elatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   4 ,   No .   1 Ma r ch   201 5     24     31   26       Fig u r e   2.   T h p r o p o s ed   en co d er s   s tr u ct u r e       Fif t h ,   t h ΔR  v al u es  ar p r ed icted   f r o m   t h p r ev io u s l y   e n c o d ed   n eig h b o r in g   ΔR  v al u es,  alo n g   w it h   th in f o r m at io n   o b tain ed   f r o m   th p ix els,  an d   th p r ed ictio n   er r o r   w h ic h   is   r ep r esen ted   as  R   is   o b tain ed .   A tla s t,  all  o f   t h p r ev io u s l y   e n co d ed   p ix els  ( w h ich   in cl u d e s   th G,   ΔR ,   an d   p r ec ed in g   Δ B   p ix els)  ar u s ed   to   s o lv a n   ap p r o p r iate  p r ed ict o r   f o r   a   g i v e n   ΔB ,   a n d   t h p r ed i ctio n   er r o r   B   is   g e n er ated . T h p r ed ictio n   b lo c k   o b tain s   th er r o r   s ig n als,  i.e . ,   eG 2   ,   R ,   an d   B   a r f ed   in to   th co n te x t - ad ap tiv ar ith m et i en co d er .     Alg o rit h m   ( a) : T o   f in d   th d ir ec tio n   o f   i,   j .     if           ( i, j ) -     ̂             |+       < |     ( i,j ) -     ̂             |   t h en   d ir ( i, j )     H            else   d ir ( i, j )     V   en d   if     Nea r   th ed g es  th lar g p r ed ictio n   er r o r s   ar ex p ec ted   a n d   w i th i n   tex tu r ed   ar ea s   ev e n   if   m u c h   m o r e lab o r ate  p r ed icto r   is   u s ed ,   w h ich   s tr ictl y   d e g r ad es  th p er f o r m an ce   o f   co n v e n tio n al  e n tr o p y   m eth o d .   Ho w e v er ,   if   w ab le  to   esti m ate  th p d f   o f   t h er r o r   f o r   th g i v en   n ei g h b o r   p ix el s ,   m o r e   ef f icie n en co d i n g   m et h o d   is   p o s s ib le  as  m en tio n ed   in   [ 1 8 ] .   Mo r p r ec is el y ,   w h e n   w e n co d an   p r ed ictio n   er r o r         at  p ix el   p o s itio n   n ,   w ca n   m a k u s o f   th i n f o r m atio n   f r o m   t h al r ea d y   e n co d ed   n eig h b o r in g   p i x els  a s   th co n tex t   Cn . I n   n e w   w o r d s ,   w ca n   p u t   u p   th e   p d f   P ( en | Cn )   w h ile  e n c o d in g ,   w h ic h   is   u s ed   f o r   t h a d ap tiv ar ith m etic   co d in g .   Hen ce ,   i f   th co n te x m o d eli n g   is   p er f ec a n d   co r r e ct,   ev en   lar g er r o r s   ar ex p ec ted   to   b e   w it h   th e   lo w   e n tr o p y   a n d   th u s   th co n t ex t a d ap tiv e n co d er   p r o d u ce s   less   b it s   t h an   n o r m al  e n tr o p y   co d er .   T h d etails  o f   co n tex m o d eli n g   f o r   th C F A   d ata  w i ll b d escr ib ed   in   s u b d iv is io n   4 .       3.   H I E RAR CH I CA L   P RE DIC T I O O F   CF AND  R G B   DATA   3 . 1 .   P re dict io n f o CF Da t a   As  s h o w n   i n   Fi g u r e   1 ,   w d e n o te  m o s aic  i m ag a s   co n s i s ts   o f   f o u r   s u b i m a g es G 1 ,   G 2 ,   R ,   an d   B As  m e n tio n ed   p r ev io u s l y ,   w e   f ir s en co d G 1 p ar b y   g r ay s ca le  co m p r es s io n   m eth o d   J P E G - L o s s les s ,   an d   th en   h i er ar ch ica l sc h e m o f   p r ed ictio n   o f   o th er   s u b i m a g es  f o llo w s .             Fig u r 3 .   I llu s tr atio n   f o r   th e x p lan atio n   o f   p r ed ictio n   o f   G 2   p ix el  f r o m   t h n e ig h b o r in g   p ix els.  G 1   p ix el s   ar d en o ted   as lig h t g r ee n ,   an d   th e   G 2   as d ar k   g r ee n         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n   E n h a n ce d   Lo s s less   C o lo r   F ilter   A r r a I ma g C o mp r ess i o n   B a s ed   o n   P r ed i ctive   ( L.  M.  V a r a la ksh mi )   27   3 . 1 . 1 .   P re dict io n o f   G   L et  u s   r ef lec t o n   th s it u atio n   t h at  p ix el  d en o ted   as  x   in   F ig u r 3   is   en co d ed .       A lg o rit h m   ( b)  T o   ca lcu late  th o v er all  p ix el  p r ed ictio n     if   d ir ( i - 1 , j )   o r   d ir ( i, j - 1 )   th e n                                                                                                                                                                                                                                                                       C alcu late  d ir ( i,j )   b y   A l g o r ith m   ( a)                       Pro g r am   d ir ( i,j )                       if   d ir ( i, j )   th en                                 ̂                 ̂                                   else                                ̂                 ̂                                   en d   if            else                          ̂                 ̂                                   C alcu late  d ir ( i,j )   b y   A l g o r ith m   ( a)   en d   if     No te  th at  li g h g r ee n   b o x es  a r th p ix els  d e n o ted   in   t h o d d   r o w s   ( G 1 )   an d   d ar k   g r ee n   b o x es   ar r ep r esen ted   in   th e v e n   r o w s   ( G 2 ) .   T o   p r ed ict  x ,   w ca n   u s e   th alr ea d y   en co d ed   p ix els  o f   G 2   s u ch   a s   n w ,   n,   n e,   w ,   a n d   all  t h n e ig h b o r in g   p ix els  i n   G 1 .   A s   i n   co n v en tio n al  p r ed ictio n   p r o ce s s ,   w d e f in f o u r   v ar itie s   o f   d ir ec tio n al  p r ed icto r s   ( h o r izo n t al  d iag o n al,   v er tica l,  r ig h t d iag o n al,   le f t d iag o n al)   as in   E q u atio n   ( 1 ) .                         {                         }   {                                   }                                                                                          ( 1 )     W h ich   co n s i s o f   t h ad j ac en p ix els  to   t h x ,   in to   t h r esp ec tiv d ir ec tio n s .   I n   t h is   p r o p o s ed   s ch e m e,   it  is   n o t   n ee d ed   to   ch o o s o n o u t o f   th ese  f o u r   p r ed icto r s ,   b u w e .     T o   r ea lize  th is   d esig n , w d ef i n v ar iab le  f o r   th c h o o s an y   t w o   b est  p r ed icto r s   an d   co m b in t h e m   w it h   ap p r o p r iate  w ei g h ts . T h ch o ice  o f   p r ed icto r s   an d   w ei g h ts   i s   o f   co u r s d ep en d s   o n   th d ir ec tio n   o f   ed g e s   ar o u n d   th x . E d g d ir ec tiv it y   ar o u n d   x   as r ep r esen ted   as :                                                                                                                                                          W h er h v dr ,   o r   dl .     3 . 1 . 2 .   I nte rpo la t io n o f   G re en  Va lu es in P o s it io ns   o f   a nd   B   As  m e n tio n ed   ab o v e,   th b lu e   an d   r ed   p ix els  ar n o e n co d ed   d ir ec tly ,   b u ΔR    ̂   an d   ΔB    ̂   ar en co d ed   d ir ec tly   an d   als o   p r ed icted ,   w h er   ̂   is   g r ee n   in ter p o latio n   v al u e.   B ec au s e,   all  th clo s es t   f o u r   n ei g h b o r s   ar av ailab le  i n   th i s   ca s e,   w i n ter p o late  ( p r ed ict)   o n l y   in to   h o r izo n tal  an d   v er tical  d ir ec tio n s   d ef in ed   as i n   E q u atio n   ( 2 ) .     {           }   {                           }                                                                                                        ( 2 )     3 . 1 . 3 .   Pr edict io n o f   Red  P ix els a nd   B lue P ix els   On ce   o b tain i n g   t h v al u es  in   t h p o s itio n s   o f   th R   a n d   B ,   w ca n   ca lcu late  t h ΔR  a n d   ΔB .   Fo r   p r ed ictin g   th ΔR  i n   th p o s iti o n   m ar k ed   as  x ,   th p r ed icto r s   ar s i m p l y   t h n ei g h b o r in g   ΔR s   in   t h m atc h i n g   d ir ec tio n s   as i n   E q u atio n   ( 3 ) .     {                         }   {                 }                                                                                     ( 3 )     3 . 2 .   P re dict io n M et ho d f o r   RG B   I m a g e   T h ch r o m in a n ce   ( i.e )   ch r o m ch a n n els  C u   an d   C w h ich   r es u lts   f r o m   t h R C T   u s u all y   h av e   d if f er e n lab els  f r o m   ( l u m a) ,   an d   also   d if f er en f r o m   th o r ig i n al  co lo r   p lan es  R G ,   an d   in   th i s   h ier ar ch ical  d ec o m p o s itio n   s c h e m e.   T h o v er all  s i g n al  d is s i m ilar it y   is   m as k ed   b y   t h co lo r   tr an s f o r m   i n   th e   ch r o m i n an ce   c h a n n el s ,   b u t h d is p ar ity   i s   s ti ll  lar g n ea r   th o b j ec b o u n d ar ies.  As  r esu lt,  t h p r ed ictio n   er r o r s   in   c h r o m c h a n n el   ar m u ch   r ed u ce d   i n   s m o o t h   ( i: e)   h o r izo n tal  r e g io n ,   b u t   r e m a in   r ea s o n ab l y   g r ea t   n ea r   th ed g o r   w ith in   te x t u r r eg io n   ex p lai n ed   in   A l g o r it h m   ( a)   an d   ( b ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   4 ,   No .   1 Ma r ch   201 5     24     31   28   T h p d f   o f   p r ed ictio n   er r o r   f o r   b etter   c o n tex m o d eli n g ,   alo n g   w it h   th p r ec is p r ed ictio n   is   esti m ated   f o r   t h e f f icie n co m p r e s s io n .   Her e,   w ad v is ( p r o p o s e)   h ier ar ch ical  d ec o m p o s itio n   s ch e m th at     is   p ix els  in   an   k e y ( i:e)   in p u t   im a g is   s p litt in g   in to   t wo   s u b i m a g es:  an   ev e n   s u b i m ag       an d   an   o d d   s u b i m ag         .   A n   e v e n   s u b i m a g is   en co d ed   f ir s t a n d   i s   u s ed   to   p r ed ict  th p ix els in   o d d   s u b i m a g     .   I n   ad d itio n ,         is   also   u s ed   to   f i n d   th f i g u r es  o f   p r ed ictio n   er r o r s   o f       . Fo r   th co m p r ess i o n   o f           p ix els  u s i n g       ,   d ir ec tio n al  p r ed i ctio n   is   w o r k ed   to   s ta y   a w a y   f r o m   t h lar g p r ed ictio n   er r o r s   clo s to   th e   ed g es.  Fo r   ea ch   p i x el,   t h h o r izo n tal  p r ed icto r     ̂   ( i,   )   a n d   v er tical  p r ed icto r     ̂   ( i,  )   ar e   d ef in ed   a s   i n   E q u atio n   ( 4 ) .            ̂                                                             ) ,                                                                                                                               ( 4 )                                                                                                                                                                                                                                                                             A n d   o n e   a m o n g   th e m   is   s elec t ed   to   p r ed ict      ( i,j) .   T h m o s t i m p o r ta n t o n is   t h h o r izo n tal  p r ed icto r   b ec au s it  w ill  b m o r ac cu r ate  o n l y   w h en   th er i s   s tr o n g   h o r izo n tal  ed g e s . T o   r ea lize  th is   d esig n , w d ef i n a   v ar iab le  f o r   t h d ir ec tio n   o f   ed g at  ea c h   p i x el  d ir ( i,  j   ) ,   w h ic h   i s   g iv e n   e ith er   Ho r izo n tal  o r   Ver tical .   T o   d ec id th d ir ec tio n   o f   i,  j   an d   it   is   ex p lai n ed   in   A l g o r ith m   ( a ) .       4.   SI M UL AT I O R E S UL T S   4 . 1 .   F o RG B   L m a g es by   RCT u s ing   Co nte x t   Co din g   On   t h v ar io u s   te s i m ag e s , th is   a lg o r it h m   is   ap p lied ,   w h ich   is   w id el y   u s ed   f o r   t h e   lo s s les s   co m p r es s io n .   I n   all  th s i m u la tio n   r es u lts ,   th p ar a m eter   T 1   in   A l g o r ith m   ( b )   an d   t h q u an tit y   o f   co n te x t s   ar e   ass i g n ed   to   3   a n d   5 . T h co n d itio n al  p r o b ab ilit y   d en s it y   f u n ct io n   h a s   b ee n   s i m u lated   as  m e n tio n ed   in   Fi g u r e   4 .   T h class ic  i m a g es  w h ich   h as  co m b i n atio n   o f   B lu e,   Gr ee n   an d   R ed   an d   it  is   d en o ted   ( ch an g ed )   in to   Y           th en   co m p r e s s io n   is   p er f o r m ed   an d   ar ith m etic  co d in g   h a s   b ee n   ap p lied   to   m ea s u r e/ca l cu late  b it  r ate  an d   P SNR .         ( a)   I n p u t I m ag e   ( b )   C o n tex t       ( c)   C o n d itio n al  P d f     Fig u r 4 .    A n   e x a m p le  o f   lo ca l   ac tiv it y   ( co n te x t)   an d   p r o b ab i lit y   o f   er r o r   d ep en d in g   o n   co n t ex t       T h r esu lts   w h ic h   ar s i m u late d   ar s u m m ar ized   in   T ab le  1,   T ab le  2   an d   T ab le  3   w h ich   co m p ar e s   th e   co m p r es s ed   b it r ates,   P SNR   an d   C o d in g   ti m w it h   ex i s ti n g   m et h o d s .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n   E n h a n ce d   Lo s s less   C o lo r   F ilter   A r r a I ma g C o mp r ess i o n   B a s ed   o n   P r ed i ctive   ( L.  M.  V a r a la ksh mi )   29   T ab le  1 C o m p ar is o n   o f   C o m p r ess ed   B it R ates ( B p p )   Fo r   C l ass ic  I m a g es     S i z e   C A L IC   J PE G X R   Pr o p o sed   L e n a   5 1 2 × 5 1 2   1 3 . 1 7 8 7   1 4 . 0 9 4 2   1 3 . 5 1 6 2   P e p p e r s   5 1 2 × 5 1 2   1 3 . 8 6 6 1   1 5 . 3 2 4 5   0 9 . 0 7 0 3   Ey e   5 1 2 × 5 1 2   1 8 . 1 5 1 1   1 8 . 2 5 5 3   1 0 . 0 6 4 1   S t r a w b e r r y   5 1 2 × 5 1 2   1 4 . 9 5 6 7   1 5 . 1 4 0 8   1 2 . 8 9 2 7       T ab le  2 .     P ea k   Sig n a l to   No is R atio   ( d B )   Fo r   C lass ic  I m ag e s     S i z e   C A L IC   Pr o p o sed   L e n a   5 1 2 × 5 1 2   1 1 . 4 5 8 9   1 3 . 5 5 0 0   P e p p e r s   5 1 2 × 5 1 2   0 7 . 7 3 1 2   1 0 . 1 2 0 9   Ey e   5 1 2 × 5 1 2   0 7 . 1 9 6 2   1 2 . 0 5 3 2   S t r a w b e r r y   5 1 2 × 5 1 2   0 6 . 6 0 5 7   1 1 . 8 9 2 7       T ab le  3 .   C o m p ar is o n   o f   C P T im es   ( Seco n d s )   On   A   P I n te l Co r e - I3 - 2 . 2 0   Gh C p u   I n p u t   I mag e s   En t r o p y   o f   R e d   C h a n n e l   En t r o p y   o f   G r e e n   C h a n n e l   En t r o p y   o f   B l u e   C h a n n e l   Jo i n t   E n t r o p y   1   7 . 5 5 3 5   7 . 6 1 2   7 . 6 4 0 6   1 5 . 5 8 4   2   7 . 6 2 8   7 . 6 6 1   7 . 5 7 8 9   1 5 . 4 4 9   3   7 . 0 4 8 7   7 . 2 9 6 2   7 . 1 5 6 1   1 2 . 1 5 8   4   7 . 4 2 6 4   7 . 4 5 6 8   7 . 3 4 0 6   1 4 . 5 8 5       4 . 1 . 1 Co m pres s ed  I m a g es         Fig u r 5 .   T h C lass ic  i m ag e s   s et  1       4 . 2 .   F o Co lo F ilte Arr a y   I m a g es          Fig u r e   6 .   C r o p p ed   p ar t o f   C FA   i m a g e           Fig u r 7.   Sp litt in g   o f   c h an n el s       a C alcu latio n   o f   C o m p r ess ed   b it r ates   T ab le  4   s h o w s   t h co m p r es s ed   b it  r ate  f o r   ea ch   co lo r   f ilter   ar r ay   i m ag w h er b p p   r ep r esen t s   t h e   n u m b er   o f       b its   o f   i n f o r m atio n   s to r ed   p er   p ix el  o f   an   i m a g e.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S    Vo l.   4 ,   No .   1 Ma r ch   201 5     24     31   30   T ab le  4 .   C alcu latio n   o f   C o m p r ess ed   b it r ates   I mag e s   S i z e   JP EG - XR   P r o p o se d   1   7 6 8 × 5 1 2   8 . 8 3 3 1   7 . 6 4 6 2   2   7 6 8 × 5 1 2   8 . 8 2 9 6   7 . 6 8 0 6   3   7 6 8 × 5 1 2   8 . 1 6 9 8   7 . 3 3 8 5   4   7 6 8 × 5 1 2   7 . 9 2 6 3   7 . 5 6 2 3   A v g .     8 . 4 3 9 7   7 . 5 5 7 1                           b )   C alcu latio n   o f   C o m p r es s io n   R atio   T ab le  5     s h o w s   t h co m p r es s i o n   r atio ,   it is   r atio   b et w ee n   t h e   s ize  o f   an   o r ig i n al  i m a g to   th s ize  o f   th co m p r ess ed   i m a g e .       T ab le  5 . C o m p r ess io n   R at io   I mag e s   S i z e   C o mp r e ssi o n   R a t i o   1   7 6 8 × 5 1 2   1 . 9 6 7 5   2   7 6 8 × 5 1 2   1 . 5 8 4 1   3   7 6 8 × 5 1 2   1 . 3 7 9 6   4   7 6 8 × 5 1 2   1 . 8 6 1 3       c E n tr o p y   o f   C h a n n els           T ab le  6 .   E n tr o p y   o f   C h an n el s   I mag e s   En t r o p y   o f   R e d   c h a n n e l   En t r o p y   o f   B l u e   C h a n n e l   En t r o p y   o f   G r e e n   C h a n n e l   Jo i n t   E n t r o p y   1   7 . 5 5 3 5   7 . 6 4 0 6   7 . 6 1 2 0   1 5 . 5 8 4   2   7 . 6 2 8 0   7 . 5 7 8 9   7 . 6 6 1 0   1 5 . 4 4 9   3   7 . 0 4 8 7   7 . 1 5 6 1   7 . 2 9 6 2   1 2 . 1 5 8   4   7 . 4 2 9 4   7 . 3 4 0 6   7 . 4 5 6 8   1 4 . 5 8 5       d )   Me asu r e m e n t o f   P SNR   a n d   MSE   T ab le  7   r ep r esen ts   t h m ea s u r e m en o f   Me an   s q u ar er r o r   an d   p ea k   s i g n a to   n o is r atio .   I s h o w s   th at  h ig h er   th P SN R ,   lo w er   will b m ea n   s q u ar er r o r .       T ab le  7 .   Me asu r e m en t o f   P SNR   an d   MSE   I mag e s   S i z e   JP EG - XR   P r o p o se d       M S E   P S N R   M S E   P S N R   1   7 6 8 × 5 1 2   1 . 7   37   1 . 1   40   2   7 6 8 × 5 1 2   1 . 8   36   1 . 6   38   3   7 6 8 × 5 1 2   1 . 4   35   1 . 3   37   4   7 6 8 × 5 1 2   2 . 2   33   1 . 8   35       5 .           CO NCLUS I O N   A   n e w   lo s s le s s   co m p r es s io n   a lg o r ith m   f o r   th B a y er - p atter n ed   C F A   i m a g es  h as  b ee n   p r o p o s ed .   T h p r o p o s ed   m et h o d   p r ed icts   th co lo r   co m p o n en t s   in   h ier ar ch i ca m an n er   b ased   o n   co n tex ad ap tiv ar ith m e tic  co d in g .   I n   h ier ar ch ical   p r ed ictio n , w e n co d th e   h al f   o f   th g r ee n   s a m p les   u s i n g   co n v en tio n al     g r a y s ca le   en co d er ,   an d   o th er   h al f   o f   t h e   g r ee n   s a m p les   ar en co d ed   b ased   o n   f ir s t   h al f   o f   t h e n co d ed   g r ee n   s a m p le s .   R ed   p ix els  ar p r ed ict ed   u s i n g   th g r ee n   s a m p les  a n d   b lu p ix els  ar p r ed icted   u s i n g   r ed   an d   g r ee n   s a m p le s .   Fo r   r ed u cin g   th p r ed ictio n   r esid u al.   E d g d ir ec ti v it y   is   co n s id er ed .   T h p r o p o s ed   s ch e m e   is   te s ted   o n   s i m u lated   d ata  th at  h as  b ee n   w id el y   u s ed   an d   o n   th r ea C F A   i m ag e s   an d   s o m ad d iti o n al  h i g h - r eso l u tio n   s i m u lated   C F i m a g es.   T h r esu lt s   s h o w   t h at  t h e   p r o p o s ed   m et h o d   p r o v id es  r ed u ce d   b it s   p er   p ix el   t h an   t h e   tr an s f o r m - b ased   m et h o d   an d   o th er   ex i s ti n g   m et h o d s .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A n   E n h a n ce d   Lo s s less   C o lo r   F ilter   A r r a I ma g C o mp r ess i o n   B a s ed   o n   P r ed i ctive   ( L.  M.  V a r a la ksh mi )   31   RE F E R E NC E S   [1 ]   W .   J.  Ya n g ,   e a l. ,   Un iv e rsa c h ro m a   su b sa m p li n g   stra teg y   f o c o m p re ss in g   m o sa ic  v id e o   se q u e n c e w it h   a rb it ra ry   RG c o lo f il ter  a rra y in   H.2 6 4 /A V C ,   IEE T ra n s.  Circ u i ts  S y st.  Vi d e o   T e c h n o l . ,   V o l .   2 3 ,   N o .   4 ,   p p .   5 9 1 - 6 0 6 ,   A p r   2 0 1 3 .   [2 ]   D.  L e e   a n d   K.  N.  P lata n i o ti s,  L o ss les c o m p re ss io n   o f   HD c o lo f il ter  a rra y   i m a g e   f o th e   d ig it a c a m e r a   p ip e li n e ,   S i g n a Pr o c e ss in g Ima g e   Co mm u n ica ti o n ,   V o l .   2 7 ,   N o .   6 ,   p p .   6 3 7 - 6 4 9 ,   Ju l   2 0 1 2 .   [3 ]   H.  S .   M a lv a a n d   G .   J.  S u ll i v a n ,   Pro g re ss ive - to - lo ss les c o mp re ss io n   o f   c o lo r - f il ter - a rr a y   ima g e u si n g   ma c ro p ixe sp e c tra l - s p a ti a tr a n sf o rm a ti o n I P r o c .   DCC ,   p p .   3 - 12 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   K.  H.  Ch u n g   a n d   Y.  H.   Ch a n ,   fa st  re v e rs ib le  c o mp re ss io n   a l g o rit h fo Ba y e c o l o fi lt e a rr a y   ima g e s ,   I P r o c .   A P S I P A ,   2 0 0 9 ,   p p .   8 2 5 - 8 8 8 .   [5 ]   C.   Do u tre,   e a l . ,   H. 2 6 4 - b a se d   c o m p re ss io n   o f   Ba y e r   p a tt e rn   v id e o   se q u e n c e s” ,   IEE T ra n s.  Circ u it S y st.V id e o   T e c h n o l . ,   V o l.   1 8 ,   No .   6 ,   p p .   7 2 5 - 7 3 4 ,   Ju n   2 0 0 8 .   [6 ]   K.  H.  Ch u n g   a n d   Y.  H.  C h a n ,   A   lo ss les c o m p re ss io n   sc h e m e   fo Ba y e c o lo f il ter  a rra y   i m a g e s ,   IEE T ra n s.   Ima g e   Pro c e ss . ,   V o l.   1 7 ,   N o .   2 ,   p p .   1 3 4 - 1 4 4 ,   F e b   2 0 0 8 .   [7 ]   X .   L ian ,   e t   a l . ,   Re v e rsin g   d e m o sa ick in g   a n d   c o m p re ss io n   i n   c o lo f il ter  a rra y   i m a g e   p ro c e ss in g P e rf o rm a n c e   a n a ly sis a n d   m o d e li n g ,   IEE T ra n s.  Im a g e   Pr o c e ss . ,   V o l.   1 5 ,   No .   1 1 ,   p p .   3 2 6 1 - 3 2 7 8 ,   No v   2 0 0 6 .   [8 ]   R.   L u k a c   a n d   K.  N.  P lata n io ti s,  S in g le - se n so c a m e ra   i m a g e   c o m p re ss io n IEE T ra n s.  C o n su m.  El e c tro n V o l .   5 2 ,   N o .   2 ,   p p .   2 9 9 - 3 0 7 ,   M a y   2 0 0 6 .   [9 ]   N.  Zh a n g   a n d   X .   L .   W u ,   L o ss le ss   c o m p re ss io n   o f   c o lo m o sa ic  i m a g e s IEE T ra n s.  Ima g e   Pro c e ss . V o l.   1 5 ,   N o .   6 ,   p p .   1 3 7 9 - 1 3 8 8 ,   Ju n   2 0 0 6 .   [1 0 ]   N.  X .   L ian ,   e a l. ,   Re v e rsin g   d e m o sa ic k in g   a n d   c o m p re ss io n   in   c o lo f il ter  a rra y   i m a g e   p ro c e ss in g P e rf o rm a n c e   a n a ly sis a n d   m o d e li n g ,   IEE T ra n s.  Im a g e   Pr o c e ss . ,   V o l.   1 5 ,   N o .   1 1 ,   p p .   3 2 6 1 - 3 2 7 8 ,   No v   2 0 0 6 .   [1 1 ]   B.   K.  G u n tu rk ,   e a l. ,   De m o sa ic k in g Co lo r   f il ter   a rra y   in terp o lati o n ,   IE EE   S ig n a Pro c e ss .   M a g . V o l .   2 2 ,   N o .   1 ,   p p .   4 4 5 4 ,   Ja n   2 0 0 5 .   [1 2 ]   C.   C.   Ko h ,   e a l . ,   Ne w   e ff icie n t   m e th o d o f   i m a g e   c o m p re ss io n   in   d ig it a c a m e ra w it h   c o lo f il ter  a rra y ,   IEE T ra n s.  C o n s u m.  El e c tro n Vo l.   4 9 ,   No .   4 ,   p p .   1 4 4 8 - 1 4 5 6 ,   N o v   2 0 0 3 .   [1 3 ]   B.   K.  G u n tu rk ,   e a l. ,   Co l o p lan e   in ter p o lati o n   u sin g   a lt e rn a ti n g   p ro jec ti o n s ,   IE EE   T r a n s.  Im a g e   Pro c e ss . ,   V o l .   1 1 ,   N o .   9 ,   p p .   9 9 7 - 1 0 1 3 ,   S e p   2 0 0 2 .   [1 4 ]   S .   Y.  L e e   a n d   A .   Orte g a ,   n o v e a p p r o a c h   o f   ima g e   c o mp re ss io n   in   d i g it a l   c a me ra wit h   a   Ba y e c o lo fi lt e r   a rr a y ,   I P ro c .   I EE I n t.   C o n f . I m a g e   P ro c e ss . ,   p p .   4 8 2 4 8 5 Oc t.   2 0 0 1 .   [1 5 ]   In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g y JP EG   2 0 0 0   Im a g e   Co d in g   S y ste m P a rt  1 :   Co re   Co d i n g   S y ste m ,   IN CIT S /IS O/IEC  S tan d a rd   1 5 4 4 4 - 1,   2 0 0 0 .   [1 6 ]   X .   W u   a n d   N.  M e m o n ,   Co n tex t - b a se d ,   a d a p ti v e ,   lo ss les ima g e   c o d in g IEE T r a n s.  Co mm u n . V o l .   4 5 ,   No .   4 ,   p p .   4 3 7 4 4 4 ,   A p r   1 9 9 7 .   [1 7 ]   B.   E.   Ba y e r,   Co lo im a g in g   a rra y ,   U.S .   Pa ten 3   9 7 1   0 6 5 ,   Ju l   1 9 7 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.