Compressão de imagens 3D de radar meteorológico usando recorrência de padrões multiescalas

Athayde Frauche, Murilo Carvalho, Eduardo Antônio Barros Da Silva
2008 Anais do XXVI Simpósio Brasileiro de Telecomunicações   unpublished
RESUMO Neste trabalho, o algoritmo MMP ("Multidimensional Multiscale Parser") [1]é usado para comprimir imagens tridimensionais obtidas de radares meteorológicos. O MMPé baseado no casamento de padrões multiescalas. Ele codifica segmentos de um sinal de entrada usando versões contraídas e dilatadas de padrões armazenados em um dicionário. O dicionárioé atualizado usando concatenações de segmentos previamente codificados. Sendo assim, o MMP constrói seu dicionário adaptativamente enquanto o
more » ... codificado. O Algoritmo pode ser adaptado para comprimir sinais com qualquer número de dimensões, e foi utilizado com sucesso na compressão de dados bidimensionais, como imagens, e unidimensionais, como sinais de ECG e EMG. Aqui, propomos uma versão tridimensional do algoritmo, que chamamos MMP-3D, e mostramos resultados de simulações onde o MMP-3D supera alguns dos melhores codificadores conhecidos. Palavras-chave: casamento de padrões recorrentes, decomposição multiescalas, quantização vetorial, radar meteorológico INTRODUÇÃO O Radar Meteorológico Doppler, (DWR -"Doppler Weather Radar"),é uma ferramenta valiosa para geração de dados meteorológicos essenciaisà hidrologia, hidrometeorologia, previsão do tempo, entre outras. Contudo, o grande volume de dados gerados pela rede de radares gera dificuldades para armazenamento, recuperação e transmissão em tempo real dos dados oriundos dos DWR. Por isso, um método de compressão de dados que consiga fornecer imagens de alta qualidade com altas taxas de compressão torna-se bastanteútil. Em algumas aplicações, pode ser necessário manter os níveis de distorção tão baixos que a compressão sem perdas tornase obrigatória. Em outras aplicações, como por exemplo na comunicação entre aeronaves e bases, a banda disponívelé limitada, demandando soluções que forneçam a maior qualidade possível a uma dada taxa. Neste cenário, o MMP surge como um bom candidato para compressão de dados DWR, uma vez que seu caráter universal provou ser valioso quando o algoritmoé empregado para comprimir os mais diversos tipos de fontes [2, 3] . Outra característica muito interessanté e que o MMPé controlado por umúnico parametro que permite selecionar um ponto de operação com qualquer grau de distorção, inclusive zero. A organização deste artigoé a seguinte: Na seção 2, O MMP originalé descrito. Na seção 3, apresentamos a versão tridimensional do algoritmo, que chamamos MMP-3D. A seguir, na seção 4, mostramos os resultados experimentais obtidos bem como comparações com outros métodos de compressão de imagens e vídeo. Finalmente, na seção 5, apresentamos nossas conclusões. O ALGORITMO MMP O MMPé um método de compressão com perdas baseado no casamento de padrões multiescalas. Ele possui um dicionário D = {v 0 , v 1 , . . . , v L−1 } com L vetores v i de diferentes comprimentos que ele usa para codificar segmentos de diferentes comprimentos extraídos de um vetor de entrada X 0 = x(0) x(1) . . . x(N − 1) , onde a dimensão Né uma potência de dois. Ao tentar codificar X 0 , o MMP divide a seqüência de entrada em varios segmentos disjuntos X j , e representa cada um por um elemento v ij , pertencente ao dicionário D, que irá ser usado para substituir X j . No Espírito do casamento de padrões multiescalas, qualquer vetor v i de D pode ser usado para representar X j , não importando o seu comprimento. Para que isso seja possível, usa-se uma transformação de escala T ℓ(X j ) [v i ], que ajusta o comprimento de v i de modo a igualar o de X j . A segmentação está associada a umaárvore binária de segmentação T , onde cada nodo n j corresponde a um segmento X j , conforme ilustrado nas figuras 1 e 2. Assim, a representação do vetor de entrada feita pelo
doi:10.14209/sbrt.2008.42457 fatcat:7yrhmnx5krefxopchr6pqjfxsi