Deep learning based image compression

Image compression is a research topic that has interested both the academic community and the business world for decades. The large size of media files combined with the popularity of social media and streaming services, render image compression necessary. However, it is imperative to maintain a dec...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ηλιοπούλου, Σοφία
Άλλοι συγγραφείς: Iliopoulou, Sofia
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/15873
id nemertes-10889-15873
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Image compression
Deep learning
Autoencoders
Convolutional neural networks
Συμπίεση εικόνων
Βαθιά μάθηση
Αυτοκωδικοποιητές
Συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα
spellingShingle Image compression
Deep learning
Autoencoders
Convolutional neural networks
Συμπίεση εικόνων
Βαθιά μάθηση
Αυτοκωδικοποιητές
Συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα
Ηλιοπούλου, Σοφία
Deep learning based image compression
description Image compression is a research topic that has interested both the academic community and the business world for decades. The large size of media files combined with the popularity of social media and streaming services, render image compression necessary. However, it is imperative to maintain a decent image quality while reducing its size. Many methods have been developed and are still used, but in the last few years Artificial Intelligence has been making remarkable progress in the field. More and more image compression techniques choose to utilize Deep Learning now. This thesis first illustrates the range of application of Artificial Intelligence and then presents the related work in the field of Deep-Learning-based image compression. However, it is important to also study the traditional codecs like JPEG, since they are still used to this day, and they have become benchmarks for every compression algorithm. To this effect, the traditional image compression techniques are presented. Specifically, multiple methods are briefly explained, based on their effect on image quality. In addition, the different types of neural networks that are used for processing and compressing images, are presented. Their architecture and use are explained. Then, each part of the proposed implementation for image dimensionality reduction is shown. Finally, the performance of the developed system is evaluated and compared with other relevant attempts. In conclusion, the results show that the implementation of a Deep-Learning-based image compression method that is equal or even surpasses the traditional techniques in efficiency, is possible and high performance can be achieved. In a future work, the effect of different types of neural networks, as well as the improvement of the current method’s results will be studied.
author2 Iliopoulou, Sofia
author_facet Iliopoulou, Sofia
Ηλιοπούλου, Σοφία
author Ηλιοπούλου, Σοφία
author_sort Ηλιοπούλου, Σοφία
title Deep learning based image compression
title_short Deep learning based image compression
title_full Deep learning based image compression
title_fullStr Deep learning based image compression
title_full_unstemmed Deep learning based image compression
title_sort deep learning based image compression
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/15873
work_keys_str_mv AT ēliopoulousophia deeplearningbasedimagecompression
AT ēliopoulousophia sympiesēeikonōnmechrēsētechnikōnbathiasmathēsēs
_version_ 1799945006383890432
spelling nemertes-10889-158732022-09-06T05:12:53Z Deep learning based image compression Συμπίεση εικόνων με χρήση τεχνικών βαθιάς μάθησης Ηλιοπούλου, Σοφία Iliopoulou, Sofia Image compression Deep learning Autoencoders Convolutional neural networks Συμπίεση εικόνων Βαθιά μάθηση Αυτοκωδικοποιητές Συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα Image compression is a research topic that has interested both the academic community and the business world for decades. The large size of media files combined with the popularity of social media and streaming services, render image compression necessary. However, it is imperative to maintain a decent image quality while reducing its size. Many methods have been developed and are still used, but in the last few years Artificial Intelligence has been making remarkable progress in the field. More and more image compression techniques choose to utilize Deep Learning now. This thesis first illustrates the range of application of Artificial Intelligence and then presents the related work in the field of Deep-Learning-based image compression. However, it is important to also study the traditional codecs like JPEG, since they are still used to this day, and they have become benchmarks for every compression algorithm. To this effect, the traditional image compression techniques are presented. Specifically, multiple methods are briefly explained, based on their effect on image quality. In addition, the different types of neural networks that are used for processing and compressing images, are presented. Their architecture and use are explained. Then, each part of the proposed implementation for image dimensionality reduction is shown. Finally, the performance of the developed system is evaluated and compared with other relevant attempts. In conclusion, the results show that the implementation of a Deep-Learning-based image compression method that is equal or even surpasses the traditional techniques in efficiency, is possible and high performance can be achieved. In a future work, the effect of different types of neural networks, as well as the improvement of the current method’s results will be studied. Η συμπίεση εικόνας είναι ένα ερευνητικό θέμα που εδώ και δεκαετίες απασχολεί τόσο την ακαδημαϊκή κοινότητα όσο και τον επιχειρηματικό κόσμο. Το μεγάλο μέγεθος των αρχείων πολυμέσων σε συνδυασμό με τη δημοφιλία των κοινωνικών δικτύων και των υπηρεσιών ζωντανής μετάδοσης προγραμμάτων (streaming), καθιστούν τη συμπίεση των εικόνων απαραίτητη. Παρόλα αυτά, είναι επιτακτική η ανάγκη διατήρησης μιας αποδεκτής ποιότητας εικόνας παρά τη μείωση του μεγέθους της. Όλον αυτό τον καιρό έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται ακόμα πολλές μέθοδοι συμπίεσης εικόνας, τα τελευταία χρόνια όμως η Τεχνητή Νοημοσύνη παρουσιάζει μεγάλη πρόοδο στο συγκεκριμένο αντικείμενο. Όλο και περισσότερες μελέτες επιλέγουν πλέον να χρησιμοποιήσουν τεχνικές βαθιάς μάθησης για να επιτύχουν συμπίεση εικόνας. Αρχικά, η παρούσα εργασία επεξηγεί ενδεικτικά το εύρος εφαρμογής της Τεχνητής Νοημοσύνης και στη συνέχεια παρουσιάζει τη σχετική βιβλιογραφία στο αντικείμενο της συμπίεσης εικόνας με χρήση τεχνικών βαθιάς μάθησης. Παρόλα αυτά, είναι σημαντική η μελέτη και των παραδοσιακών μεθόδων όπως είναι το JPEG, δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα και αποτελούν μέτρο σύγκρισης για κάθε αλγόριθμο συμπίεσης εικόνας.Για το σκοπό αυτό, παρουσιάζονται οι αρχικά οι παραδοσιακές τεχνικές συμπίεσης εικόνων. Συγκεκριμένα, πολλαπλές μέθοδοι επεξηγούνται επιγραμματικά, με βάση το βαθμό στον οποίο επηρεάζουν την ποιότητα της εικόνας. Επιπρόσθετα, παρουσιάζονται οι διαφορετικοί τύποι νευρωνικών δικτύων που χρησιμοποιούνται κατά κόρον στη συμπίεση εικόνων. Επεξηγούνται επίσης η αρχιτεκτονική, η λειτουργία και οι εφαρμογές του καθενός από αυτά. Στη συνέχεια, αναλύεται κάθε μέρος της προτεινόμενης μεθόδου για μείωση διαστάσεων. Τέλος, αξιολογούνται τα αποτελέσματα της υλοποίησης αυτής και συγκρίνονται με άλλες σχετικές προσπάθειες. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η υλοποίηση ενός αλγορίθμου συμπίεσης εικόνας με χρήση τεχνικών βαθιάς μάθησης ο οποίος μπορεί να συγκριθεί και ακόμα και να ξεπεράσει τις παραδοσιακές μεθόδους, είναι δυνατή και μπορούν να επιτευχθούν εξαιρετικά αποτελέσματα. Μελλοντικές επεκτάσεις της εφαρμογής αποτελούν η μελέτη της επίδρασης των διαφορετικών τύπων νευρωνικού δικτύου στην υλοποίηση της μεθόδου, καθώς και η βελτίωση των αποτελεσμάτων του παρόντος αλγορίθμου. 2022-03-01T07:29:43Z 2022-03-01T07:29:43Z 2022-02-28 http://hdl.handle.net/10889/15873 en application/pdf