Kompression von Fractal ist eine lossy Kompressionsmethode für Digitalimages, die auf fractals gestützt sind. Der Methode wird am besten für Texturen und natürliche Images angepasst, sich auf die Tatsache verlassend, dass Teile eines Images häufig anderen Teilen desselben Images ähneln. Algorithmen von Fractal wandeln diese Teile in mathematische Daten genannt "fractal Codes" um, die verwendet werden, um das verschlüsselte Image zu erfrischen.

Wiederholte Funktionssysteme

Bilddarstellung von Fractal kann mathematisch als ein wiederholtes Funktionssystem (IFS) beschrieben werden.

Für binäre Images

Wir beginnen mit der Darstellung eines binären Images, wo vom Image als eine Teilmenge dessen gedacht werden kann. Ein IFS ist eine Reihe der Zusammenziehung mappings ƒ..., ƒ,

Gemäß diesen kartografisch darstellenden Funktionen beschreibt der IFS einen zweidimensionalen Satz S als der feste Punkt des Maschinenbedieners von Hutchinson

D. h. H ist ein Maschinenbediener, der Sätze zu Sätzen kartografisch darstellt, und S ist der einzigartige Satz, der H (S) = S befriedigt. Die Idee ist, den solchen IFS zu bauen, dass dieser Satz S der Eingang binäres Image ist. Der Satz S kann vom IFS durch die feste Punkt-Wiederholung wieder erlangt werden: Weil jede nichtleere Kompaktinitiale A gesetzt hat, läuft die Wiederholung = H (A) zu S. zusammen

Der Satz S ist selbstähnlich, weil H (S) = S andeutet, dass S eine Vereinigung von kartografisch dargestellten Kopien von sich ist:

So sehen wir, dass der IFS eine fractal Darstellung von S ist.

Erweiterung auf Grayscale

IFS Darstellung kann zu einem grayscale Image durch das Betrachten des Graphen des Images als eine Teilmenge dessen erweitert werden. Für ein grayscale Image u (x, y), denken den Satz

S = {(x, y, u (x, y))}. Dann ähnlich dem binären Fall wird S durch einen IFS das Verwenden einer Reihe der Zusammenziehung mappings ƒ..., ƒ, aber in, beschrieben

Verschlüsselung

Ein schwieriges Problem der andauernden Forschung in der fractal Bilddarstellung besteht darin, wie man den ƒ..., solchen ƒ wählt, dass sein fester Punkt dem Eingangsimage näher kommt, und wie man das effizient tut. Eine einfache Annäherung, um so zu tun, ist der folgende:

1. Verteilen Sie das Bildgebiet in Blöcke R der Größe

1. Für jeden R, suchen Sie das Image, um einen Block D der Größe 2s×2s zu finden, der R sehr ähnlich ist.
2. Wählen Sie die kartografisch darstellenden solche Funktionen dass H (D) = R für jeden ich aus.

Im zweiten Schritt ist es wichtig, einen ähnlichen Block zu finden, so dass der IFS genau das Eingangsimage vertritt, so muss eine ausreichende Anzahl von Kandidat-Blöcken für D betrachtet werden. Andererseits ist eine große Suche, die viele Blöcke denkt, rechenbetont kostspielig.

Dieser Engpass, nach ähnlichen Blöcken zu suchen, ist, warum Fractal-Verschlüsselung viel langsamer ist, als zum Beispiel DCT und Elementarwelle Bilddarstellungen gestützt haben.

Eigenschaften

Mit der fractal Kompression ist Verschlüsselung wegen der Suche äußerst rechenbetont teuer, die verwendet ist, um die Selbstähnlichkeiten zu finden. Entzifferung, ist jedoch ziemlich schnell. Während diese Asymmetrie es bis jetzt unpraktisch für Echtzeitanwendungen gemacht hat, wenn Video für den Vertrieb von der Plattenlagerung archiviert wird oder fractal Kompression von Downloads der Datei mehr konkurrenzfähig wird.

An allgemeinen Kompressionsverhältnissen, bis zu ungefähr 50:1, Kompression von Fractal

stellt ähnliche Ergebnisse DCT-basierten Algorithmen wie JPEG zur Verfügung.

An hohen Kompressionsverhältnissen fractal Kompression kann höhere Qualität anbieten. Für Satellitenbilder sind Verhältnisse über 170:1 mit annehmbaren Ergebnissen erreicht worden. Videokompressionsverhältnisse von Fractal von 25:1-244:1 sind in angemessenen Kompressionszeiten (2.4 zu 66 sec/frame) erreicht worden.

Kompressionsleistungsfähigkeit nimmt mit der höheren Bildkompliziertheit und Farbentiefe im Vergleich zu einfachen grayscale Images zu.

Entschlossenheitsunabhängigkeit und Fractal-Schuppen

Eine innewohnende Eigenschaft der fractal Kompression ist, dass Images Entschlossenheit unabhängig werden, zum Fractal-Code umgewandelt. Das ist, weil die wiederholten Funktionssysteme in der komprimierten Datei unbestimmt klettern. Dieses unbestimmte kletternde Eigentum eines fractal ist als "fractal Schuppen" bekannt.

Interpolation von Fractal

Die Entschlossenheitsunabhängigkeit eines fractal-verschlüsselten Images kann verwendet werden, um die Anzeigeentschlossenheit eines Images zu vergrößern. Dieser Prozess ist auch bekannt als "fractal Interpolation". In der fractal Interpolation wird ein Image in Fractal-Codes über die fractal Kompression verschlüsselt, und nachher an einer höheren Entschlossenheit dekomprimiert. Das Ergebnis ist ein probiertes Image, in dem wiederholte Funktionssysteme als der interpolant verwendet worden sind.

Interpolation von Fractal erhält geometrisches Detail sehr gut im Vergleich zu traditionellen Interpolationsmethoden wie bilineare Interpolation und bicubic Interpolation aufrecht.

Geschichte

Michael Barnsley hat Entwicklung der fractal Kompression 1987 geführt, und wurde mehrere Patente auf der Technologie gewährt. Der am weitesten bekannte praktische fractal Kompressionsalgorithmus wurde von Barnsley und Alan Sloan erfunden. Der Student im Aufbaustudium von Barnsley Arnaud Jacquin hat den ersten automatischen Algorithmus in der Software 1992 durchgeführt. Alle Methoden basieren auf dem fractal verwandeln sich das Verwenden hat Funktionssysteme wiederholt. Michael Barnsley und Alan Sloan haben Iterated Systems Inc. 1987 gebildet, der mehr als 20 zusätzliche mit der fractal Kompression verbundene Patente gewährt wurden.

Ein Hauptdurchbruch für Iterated Systems Inc. war der automatische fractal gestalten Prozess um, der das Bedürfnis nach dem menschlichen Eingreifen während der Kompression beseitigt hat, wie im frühen Experimentieren mit der fractal Kompressionstechnologie der Fall gewesen ist. 1992 hat Iterated Systems Inc. einen staatlichen Zuschuss von $ 2.1 Millionen erhalten, um einen Prototyp zu entwickeln, Digitalbildlagerungs- und Dekompressionsspan mit fractal gestaltet Bildkompressionstechnologie um.

Bildkompression von Fractal ist in mehreren kommerziellen Anwendungen verwendet worden: OnOne-Software, die laut der Lizenz von Iterated Systems Inc., Echter Fractals 5 entwickelt ist, der ein Photogeschäft Steck-fähig zu sparenden Dateien in komprimiertem FIF (Fractal Bildformat) ist. Bis heute ist der erfolgreichste Gebrauch noch fractal Bildkompression durch Microsoft in seiner Multimediaenzyklopädie von Encarta auch laut der Lizenz.

Iterated Systems Inc. hat einen shareware encoder (Fractal Imager), ein Standplatz allein Decoder, ein Einfügefunktionsdecoder von Netscape und ein Entwicklungspaket für den Gebrauch unter Windows geliefert. Da sich Elementarwelle-basierte Methoden der Bildkompression verbessert haben und leichter von kommerziellen Softwareverkäufern lizenziert wurden, die die Adoption des Fractal Bildformats gescheitert hat zu entwickeln. Die Neuverteilung "decompressor DLL" zur Verfügung gestellt von ColorBox III SDK wurden durch den einschränkenden pro Platte oder Jahr für Jahr lizenzierende Regime für Eigentumssoftwareverkäufer und durch ein Ermessensschema geregelt, das die Promotion der Wiederholten Systemprodukte für bestimmte Klassen anderer Benutzer zur Folge gehabt hat.

Während der 1990er Jahre haben Iterated Systems Inc. und seine Partner beträchtliche Mittel ausgegeben, fractal Kompression zum Video zu bringen. Während Kompressionsergebnisse versprachen, hat die Computerhardware dieser Zeit an der in einer Prozession gehenden Macht für die fractal Videokompression Mangel gehabt, um außer einigem ausgesuchtem Gebrauch praktisch zu sein. Bis zu 15 Stunden waren erforderlich, eine einzelne Minute des Videos zusammenzupressen.

ClearVideo — auch bekannt als RealVideo (Fractal) — und SoftVideo waren frühe fractal Videokompressionsprodukte. ClearFusion war das frei verteilte strömende für WWW-Browser Steck-Video von Iterated. 1994 wurde SoftVideo vom Spektrum Holobyte für den Gebrauch in seinen CD-ROM-Spielen einschließlich Falke-Goldes lizenziert und.

1996 hat Iterated Systems Inc. eine Verbindung mit Mitsubishi Corporation bekannt gegeben, um ClearVideo ihren japanischen Kunden auf den Markt zu bringen. Ursprünglicher ClearVideo 1.2 Decoder-Fahrer wird noch von Microsoft im Windows-Mediaspieler unterstützt, obwohl der encoder nicht mehr unterstützt wird.

Zahlreiche Forschungsarbeiten sind während der letzten paar Jahre veröffentlicht worden, mögliche Lösungen besprechend, fractal Algorithmen zu verbessern und Hardware verschlüsselnd.

Open Source

Eine Bibliothek genannt der Misserfolg wurde von Ullrich Hafner geschaffen und in der Linux Zeitschrift beschrieben.

Die Netpbm Bibliothek schließt eine Misserfolg-Bibliothek ein.

Es gibt eine Videobibliothek für die fractal Kompression.

Es gibt eine andere Beispiel-Durchführung von Femtosoft.

Siehe auch

• Wiederholtes Funktionssystem
• Bildkompression
• Elementarwelle

Referenzen

Links

• Der Kompressor von Pulcini und Verrandos
• Waterloo Fractal, der Projekt früher das Waterloo Fractal Kompressionsprojekt codiert
• Die M.Sc. 1993-Doktorarbeit von Keith Howell Fractal Bildkompression für Spaceborne Transputers
• Mein Hauptdruck: Fractal Kompression, November 1993, Verdrahtet.
• Fractal Grundlagen-Beschreibung an FileFormat. Info
• Website von Superfractals, die fractals durch den Erfinder der fractal Kompression gewidmet ist