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A development of raw image coding with generalized spectral-spatial transforms

Research Project

Project/Area Number 22K04084
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

鈴木 大三  筑波大学, システム情報系, 准教授 (30615498)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
KeywordsRAW画像 / 圧縮符号化 / スペクトル空間変換 / HDR画像 / 知覚暗号化 / 画像生成 / 生成的画像インペインティング / RAWデータ / カラーフィルタアレイ / 非相関化 / 画像符号化
Outline of Research at the Start

RAW画像は,豊富な色数や高ビット深度といった大量の情報を保持し,後処理で様々なニーズに応えられるため,写真家やデザイナーなどのハイエンドユーザから一般ユーザにまで広く使用される.しかし符号化形式が未だ確立しておらず,ファイルサイズはJPEGを始めとする標準規格で圧縮(符号化)されたファイルの何倍にも膨れ上がり,通信帯域やサーバ容量を圧迫している.本研究では,RAW画像をより非相関化する一般化スペクトル空間変換(SST)を創出し,SSTと標準規格との融合による新たなRAW画像符号化を確立する.

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,多様なニーズの溢れる現代において益々注目されるRAW画像を,より効率良く縮符号化する新たな技術の創出と確立である.前半期(2022~2023年度)ではRAW画像をより非相関化する一般化スペクトル空間変換(SST:Spectral-Spatial Transform)を創出し,後半期(2023~2024年度)ではSSTと標準規格との融合による新たなRAW画像符号化を確立することを計画している.3年計画の2年目であった2023年度では,RAW画像符号化のさらなる発展を考え,地上デジタル放送やスマートフォン等での普及の進む高ダイナミックレンジ(HDR)画像の符号化に挑戦した.RAW画像は表現できるビットレート幅の広さから豊富な情報を保持でき,同様にビットレート幅の広いHDR画像とは親和性が高い.その結果,より高速かつ高圧縮な手法を実現することに成功し,当該分野トップレターである IEEE Signal Processing Letters にも掲載された.同内容については,京都で開催された国内研究会第38回信号処理シンポジウムでも発表し,高い評価を得ている.また同シンポジウムでは,関連研究である知覚暗号化や画像生成の2件について,さらに三重で開催された画像工学研究会でデータ通信を考慮した映像符号化についても発表した.さらに境で開催された国内研究会第22回情報科学技術フォーラム(FIT2023)において,2022年度の成果であるエッジ考慮系拡張Star-Tetrix変換によるRAW画像符号化について招待講演を行い,それを通じてRAW画像符号化の重要性を広く説き,また映像符号化への応用についてなどの議論をした.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前半期では,RAW画像をより非相関化する一般化SSTを創出することを計画していた.その3年計画の初年度であった2022年度において,拡張Star-Tetrix変換を提案し,2020年に発表した研究成果と合わせることで,先行研究であるウェーブレットSSTを4つの一般化SSTとしてまとめることに成功した.これについて,2022年度には該分野トップジャーナルであるIEEE Transactions on Image Processingや該分野トップカンファレンスであるIEEE International Conference on Acoustics, Speech, & Signal Processing (ICASSP) 2022に採択された.そして,国内研究会第38回信号処理シンポジウムやFIT2023においても発表され,その評価は高い.また,RAW画像符号化の先にあるRAW画像処理の研究を見据え,RAW画像と親和性の高いHDR画像符号化に着手し,その成果が当分野トップレターであるIEEE Signal Processing Lettersに採択された.その他,知覚暗号化や画像生成などの研究も進めおり,その成果が着々と生まれている状況である.後半期の計画である標準規格との融合は未だ手を付けられていないが,その代わりにRAW画像符号化の先にあるRAW画像処理については研究が進んでいる状況である.

Strategy for Future Research Activity

RAW画像をより非相関化する一般化SSTとして,さらに高効率な変換を構想し,実験を進めている.これは,2023年度の成果であるHDR画像符号化に使用した技術を応用することで実現できると考えている.また,RAW画像符号化の先のRAW画像処理を見据えた,知覚暗号化や画像生成などの研究を同時並行的に進めており,今後の研究テーマへと発展させていきたい.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Lightning-fast dual-layer lossless coding for Radiance format high dynamic range images2023

    • Author(s)
      Taizo Suzuki, Sara Yukikata, Kai Yang, and Taichi Yoshida
    • Journal Title

      IEEE Signal Processing Letters

      Volume: 30 Pages: 1362-1366

    • DOI

      10.1109/lsp.2023.3319232

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Edge-aware extended Star-Tetrix transforms for CFA-sampled raw camera image compression2022

    • Author(s)
      Taizo Suzuki and Liping Huang
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Image Processing

      Volume: 31 Pages: 6072-6082

    • DOI

      10.1109/tip.2022.3205470

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Radiance形式HDR画像の高速二層可逆符号化2023

    • Author(s)
      鈴木大三, 行方紗羅, 楊凱, 吉田太一
    • Organizer
      第38回信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 量子化DCT領域におけるビットワイズシャッフルを用いたJPEGフォーマット準拠暗号化2023

    • Author(s)
      淸水恒輔, 鈴木大三
    • Organizer
      第38回信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 事前修復によるエッジ・領域分割マップを用いた生成系画像インペインティング2023

    • Author(s)
      鄧嘉禾, 鈴木大三
    • Organizer
      第38回信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 映像の複雑性を考慮したHLS手法2023

    • Author(s)
      佐藤大哲, 鈴木大三
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] CFAサンプリングされたカメラRAW画像圧縮のためのエッジ考慮系拡張Star-Tetrix変換2023

    • Author(s)
      鈴木大三
    • Organizer
      第22回情報科学技術フォーラム(FIT2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Weighted wavelet-based spectral-spatial transforms for CFA-sampled raw image compression considering image features2022

    • Author(s)
      Liping Huang and Taizo Suzuki
    • Organizer
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech, & Signal Processing (ICASSP) 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bayer-RAW画像のための拡張Star-Tetrix変換2022

    • Author(s)
      鈴木大三
    • Organizer
      第37回信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 事前修復によるエッジ生成を用いた生成的画像インペインティング2022

    • Author(s)
      鄧嘉禾, 鈴木大三
    • Organizer
      第37回信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] Profile of Taizo Suzuki

    • URL

      https://www.cs.tsukuba.ac.jp/~taizo/

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 多知覚メディア処理研究室

    • URL

      https://www.wmp.cs.tsukuba.ac.jp/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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