KR19990066425A - Image Compression and Restoration Method - Google Patents
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Abstract
텍스트(Text)나 정지화상을 압축하여 전송할 때 보다 적은 데이터 양으로 압축화상을 만들며 화상을 판독하기에 충분한 화질을 제공할 수 있는 화상의 압축 및 복원방법을 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 화상의 압축방법은 원화상을 고주파수 통과 필터링하는 단계와, 상기 원화상의 데이터를 N배로 줄이기 위하여 서브 셈플링하는 단계와, 상기 서브 셈플링된 화상을 주파수 영역으로 바꾸기 위해 포워드 DCT(Forward Discrete Cosine Transform) 처리하는 단계와, 상기 주파수 영역으로 변화된 화상을 2차원으로 양자화시키는 단계와, 상기 양자화된 데이터를 지그-재그 스캐닝하여 1차원의 스트림으로 변화시키는 단계와, 상기 1차원의 스트림으로 변환된 데이터를 베리어블 랭스 코딩하여 압축하는 단계와, 상기 코딩된 데이터를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 진행한다. 그리고 상기와 같이 압축된 화상을 복원하는 방법은 압축화상을 엔트로피 디코딩하는 단계와, 상기 엔트로피 디코딩된 화상을 역베리어블 랭스 코딩(Inverse Variable Length Coding:IVLC)하여 1차원의 데이터로 만드는 단계와, 상기 VLD를 통하여 만들어진 1차원의 데이터를 역지그-재그 스캐닝하여 2차원 데이터로 만드는 단계와, 상기 2차원 데이터를 역양자화 하는 단계와, 상기 역양자화된 데이터를 역DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)하는 단계와, 상기 역DCT하여 출력된 데이터를 N배의 크기만큼 복원하는 단계를 포함하여 진행한다.An object of the present invention is to provide a method of compressing and restoring an image that can produce a compressed image with a smaller amount of data when compressing and transmitting a text or still image, and can provide a sufficient image quality for reading an image. In order to achieve the above object, a compression method of an image includes high frequency pass filtering an original image, subsampling the data of the original image by N times, and replacing the subsampled image with a frequency domain. Performing forward forward cosine transform (DCT), quantizing the image transformed into the frequency domain in two dimensions, zig-zag scanning the quantized data into a one-dimensional stream, and And performing variable length coding on the transformed data into a one-dimensional stream, and entropy coding the coded data to output compressed data. The method of restoring a compressed image as described above may include entropy decoding a compressed image, inverse variable length coding (IVLC), and converting the entropy decoded image into one-dimensional data; Inverting and zigzag scanning the one-dimensional data generated through the VLD into two-dimensional data, dequantizing the two-dimensional data, and inverse Discrete Cosine Transform (DCT) And restoring the data output by the inverse DCT by the size of N times.
Description
본 발명은 압축 및 복원에 대한 것으로, 특히 텍스트(Text)나 정지화상을 압축하여 전송할 때 보다 적은 데이터 양으로 압축화상을 만들며 화상을 판독하기에 충분한 화질을 제공할 수 있는 화상의 압축 및 복원방법에 관한 것이다.The present invention relates to compression and decompression, and more particularly, to a method of compressing and decompressing an image capable of providing a sufficient image quality for making a compressed image with a smaller amount of data and reading the image when compressing and transmitting text or still images. It is about.
첨부 도면을 참조하여 종래 화상의 압축 및 복원방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a conventional method of compressing and restoring an image will be described.
종래 압축 및 복원에 대한 설명은 JPEG를 예로들어 설명하겠다.Conventional compression and decompression will be described using JPEG as an example.
도 1a는 종래 JPEG의 부호기를 나타낸 블록구성도이고, 도 1b는 종래 JPEG의 복호기를 나타낸 블록구성도이고, 도 2a는 종래 JPEG의 부호기를 이용하여 압축화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트이며, 도 2b는 종래 JPEG의 복호기를 이용하여 복원화상을 출력하는 과정으로 나타낸 플로우 챠트이다.1A is a block diagram showing a conventional JPEG encoder, FIG. 1B is a block diagram showing a conventional JPEG decoder, and FIG. 2A is a flowchart showing a process of outputting a compressed image using an encoder of a conventional JPEG. 2B is a flowchart showing a process of outputting a reconstructed image using a decoder of a conventional JPEG.
먼저 종래 JPEG의 압축영상을 나타내기 위한 부호기에 대하여 설명하면 다음과 같다.First, a coder for representing a compressed image of a conventional JPEG will be described.
종래 8×8화소에 입력된 영상을 압축화상으로 출력하기 위한 JPEG의 부호기는 도 1a에 도시한 바와 같이 화상이 입력되면 화상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하고자 화상을 주파수 영역으로 변환하는 포워드(Forward) DCT(Discrete Cosine Transform)부(1)와, 상기 주파수영역으로 변환된 화상을 양자화 백터로 양자화하여 데이터양을 줄이기 위한 양자화부(2)와, 양자화를 위해 사용되는 양자화 테이블(2a)과, 상기 양자화부(2)를 통하여 2차원화된 데이터를 1차원의 스트림(stream)으로 변환하여 지그재그 스캔하는 지그재그 스캔 처리부(3)와, 상기 지그재그 스캔처리부(3)를 통하여 1차원화된 데이터를 베리어블 랭스 코딩(Variable Length Coding:VLC)으로 압축하기 위한 VLC부(4)와, 상기 VLC부(4)를 통하여 코딩된 데이터를 허프만 코딩과 같은 방법으로 엔트로피 코딩하여 최종으로 압축된 데이터를 전송하는 엔트로피 코딩부(5)와, 엔트로피 코딩을 위해 책정된 코드(code) 테이블(5a)을 포함하여 구성된다.A JPEG encoder for outputting an image input to an 8 × 8 pixel as a compressed image is a forward that converts an image into a frequency domain to remove a low frequency by using the correlation of the image as shown in FIG. 1A. (Forward) A DCT (Discrete Cosine Transform) unit 1, a quantization unit 2 for reducing the amount of data by quantizing the image transformed into the frequency domain by a quantization vector, and a quantization table 2a used for quantization And a zigzag scan processing unit 3 for converting two-dimensionalized data through the quantization unit 2 into a one-dimensional stream and performing zigzag scan, and one-dimensionalized through the zigzag scan processing unit 3. Entropy coding the VLC unit 4 for compressing the data by Variable Length Coding (VLC) and the data coded through the VLC unit 4 in the same manner as Huffman coding. Finally, an entropy coding section 5 for transmitting the compressed data and a code table 5a devised for entropy coding are included.
다음에 상기 압축된 화상을 복원하기 위한 JPEG의 복호기는 도 1b에 도시한 바와 같이 압축과정의 역순으로 진행되도록 구성되었는데 우선 압축된 데이터를 엔트로피 디코딩하기 위한 엔트로피 디코딩부(6)와, 상기 엔트로피 디코딩부(6)를 통하여 디코딩된 데이터를 VLC 디코딩하여 1차원화된 데이터로 변환시키는 VLC 디코딩부(7)와, 상기 VLC 디코딩된 데이터를 역지그재그스캔처리하여 2차원화된 데이터로 변환시키는 역지그재그 스캔처리부(8)와, 상기 역지그재그 스캔처리부(8)를 통하여 2차원화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부(9)와, 상기 역양자화를 통하여 역DCT(inverse DCT)되는 IDCT부(10)와, 상기 엔트로피 디코딩을 위한 코드 테이블(6a)와, 상기 역양자화하는데 사용되는 양자화 테이블(9a)을 포함하여 구성된다.Next, the JPEG decoder for restoring the compressed image is configured to proceed in the reverse order of the compression process as shown in FIG. 1B. First, an entropy decoding unit 6 for entropy decoding the compressed data, and the entropy decoding. A VLC decoding unit 7 for VLC decoding the decoded data into one-dimensionalized data and an inverse zigzag for reverse-zigzag scanning of the VLC-decoded data into two-dimensionalized data. A scan processor 8, an inverse quantizer 9 for inversely quantizing two-dimensionalized data through the inverse zigzag scan processor 8, and an IDCT unit 10 that is inverse DCT through the inverse quantization. ), A code table 6a for the entropy decoding, and a quantization table 9a used for the dequantization.
상기와 같은 구성을 갖는 JPEG의 부호기와 복호기를 통해 화상의 압축 및 복원화상을 출력하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.A method of outputting a compressed and decompressed image of an image through the encoder and decoder of the JPEG having the above configuration will be described below.
먼저 JPEG의 부호기를 통한 압축방법은 도 2a에 도시한 바와 같이 입력화상을 받으면 입력화상의 상관관계를 이용하여 저주파수를 제거하기 위해서 화상을 주파수 영역으로 변환하는 포워드 DCT(Forward Discrete Cosine Transform:FDCT)를 한다. 다음에 이와 같이 주파수 영역으로 변환된 것을 양자화 테이블(2a)을 통하여 양자화 백터로 양자화 하여 데이터양을 줄인다. 그리고 이렇게 양자화된 2차원 데이터를 지그재그 스캔으로 1차원화한 후에 베리어블 랭스 코딩(Variable Length Coding:VLC)으로 압축하고, 허프만 코딩과 같이 엔트로피 코딩하여 최종으로 압축된 데이터를 얻어 전송한다.First, the compression method using the encoder of JPEG is a forward discrete cosine transform (FDCT) for converting an image into a frequency domain in order to remove a low frequency by using the correlation of the input image as shown in FIG. 2A. Do Next, the quantized vector is quantized through the quantization table 2a to reduce the amount of data. After the quantized two-dimensional data is dimensionalized by a zigzag scan, it is compressed by Variable Length Coding (VLC), entropy coded like Huffman coding, and finally compressed data is transmitted.
다음에 압축된 화상을 받아 복원하여 출력하는 것은 도 2b에 도시한 바와 같이 압축과정의 역순으로 행하면 되는데 먼저 압축된 데이터를 엔트로피 디코딩 (Entropy Dcoding)하고 역VLC하고 이후에 역지그재그스캔(Inverse zig-zag Scan)하여 2차원 데이터로 만든후에 역양자화를 통하여 역DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)하여 화상을 복원한다.The restoring and outputting of the compressed image is then performed in the reverse order of the compression process as shown in FIG. 2B. First, the compressed data is entropy decoded, reverse VLCed, and then reverse zig-zag-scanned. zag scan to create two-dimensional data and then inverse quantization to inverse Discrete Cosine Transform (DCT) to restore the image.
상기와 같은 종래 압축 및 복원방법은 다음과 같은 문제가 있다.The conventional compression and decompression method as described above has the following problems.
입력화상의 데이터양이 많을 경우에 종래 압축방법으로는 입력화상의 데이터량을 압축하여 전송하기 위한 데이터 전송 밴드폭에 한계가 있다.When the amount of data in the input image is large, the conventional compression method has a limitation in the data transmission bandwidth for compressing and transmitting the amount of data in the input image.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 텍스트(Text)나 정지화상을 압축하여 전송할 때 보다 적은 데이터 양으로 압축화상을 만들며 화상을 판독하기에 충분한 화질을 제공할 수 있는 화상의 압축 및 복원방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, an image that can provide a sufficient image quality for making a compressed image with a smaller amount of data when the text or still image is compressed and transmitted, and for reading the image. Its purpose is to provide a method for compressing and restoring a.
도 1a는 종래 JPEG의 부호기를 나타낸 블록도Figure 1a is a block diagram showing the encoder of the conventional JPEG
도 1b는 종래 JPEG의 복호기를 나타낸 블록도1B is a block diagram showing a conventional JPEG decoder.
도 2a는 종래 JPEG의 부호기를 이용하여 압축화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트2A is a flowchart illustrating a process of outputting a compressed image using an encoder of a conventional JPEG.
도 2b는 종래 JPEG의 복호기를 이용하여 복원화상을 출력하는 과정으로 나타낸 플로우 챠트2B is a flowchart showing a process of outputting a reconstructed image using a decoder of a conventional JPEG.
도 3a는 실시예로써 JPEG의 표준안을 이용한 본 발명 부호기를 나타낸 블록구성도3A is a block diagram showing an encoder of the present invention using a standard of JPEG as an embodiment
도 3b는 실시예로써 JPEG의 표준안을 이용한 본 발명 복호기를 나타낸 블록구성도Fig. 3B is a block diagram showing a decoder of the present invention using a JPEG standard as an embodiment.
도 4a는 본 발명 실시예인 부호기를 이용하여 압축화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트4A is a flowchart illustrating a process of outputting a compressed image using an encoder according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명 실시예인 복호기를 이용하여 복원화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트4B is a flowchart illustrating a process of outputting a restored image using a decoder according to an embodiment of the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21: 인헨서 22: 서브 셈플링부21: Enhancer 22: sub-sampling unit
23: FDCT부 24: 양자화부23: FDCT unit 24: quantization unit
24a,31a: 양자화 테이블 25: 지그-재그 스캔처리부24a and 31a: Quantization Table 25: Zig-Zag Scan Processing Unit
26: VLC부 27,28: 엔트로피 코딩부26: VLC section 27, 28: entropy coding section
27a,28a: 코드 테이블 29: VLC디코딩부27a, 28a: Code Table 29: VLC Decoding Section
30: 역지그-재그 스캔처리부 31: 역양자화부30: reverse zig-zag scan processing unit 31: inverse quantization unit
32: IDCT부 33: 인터폴레이터32: IDCT section 33: interpolator
34: 저주파수 통과필터34: low frequency pass filter
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 화상의 압축방법은 원화상을 고주파수 통과 필터링하는 단계와, 상기 원화상의 데이터를 N배로 줄이기 위하여 서브 셈플링하는 단계와, 상기 서브 셈플링된 화상을 주파수 영역으로 바꾸기 위해 포워드 DCT(Forward Discrete Cosine Transform) 처리하는 단계와, 상기 주파수 영역으로 변화된 화상을 2차원으로 양자화시키는 단계와, 상기 양자화된 데이터를 지그-재그 스캐닝하여 1차원의 스트림으로 변화시키는 단계와, 상기 1차원의 스트림으로 변환된 데이터를 베리어블 랭스 코딩하여 압축하는 단계와, 상기 코딩된 데이터를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 진행함을 특징으로 한다.A compression method of an image of the present invention for achieving the above object comprises the steps of high-pass filtering the original image, subsampling to reduce the data of the original image by N times, and the frequency of the sub-sampled image Forward Discrete Cosine Transform (DCT) processing to change to a region, quantizing the image transformed into the frequency domain in two dimensions, and zig-zag scanning the quantized data into a one-dimensional stream. And performing variable length coding to compress the data transformed into the one-dimensional stream, and entropy coding the coded data to output the compressed data.
또한 본 발명 화상의 복원방법은 압축화상을 엔트로피 디코딩하는 단계와, 상기 엔트로피된 화상을 역베리어블 랭스 코딩(Inverse Variable Length Coding:IVLC)하여 1차원의 데이터로 만드는 단계와, 상기 VLD를 통하여 만들어진 1차원의 데이터를 역지그-재그 스캐닝하여 2차원 데이터로 만드는 단계와, 상기 2차원 데이터를 역양자화 하는 단계와, 상기 역양자화된 데이터를 역DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)하는 단계와, 상기 역DCT하여 출력된 데이터를 N배의 크기만큼 복원하는 단계를 포함하여 진행함을 특징으로 한다.In addition, the method of restoring an image of the present invention includes entropy decoding a compressed image, inverse variable length coding (IVLC) of the entropy image into one-dimensional data, and the VLD. Reverse zigzag-scanning one-dimensional data into two-dimensional data; inverse quantizing the two-dimensional data; and inverse discrete cosine transform (DCT) on the inverse quantized data; And recovering the data output by DCT by an amount of N times.
첨부 도면을 참조하여 본 발명 화상의 압축 및 복원방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of compressing and restoring an image of the present invention will be described.
본 발명은 압축영상 및 복원영상을 효과적으로 나타내기 위한 것으로 특히 팩스에 사용되는 텍스트(Text) 화상에 적용하기에 알맞고, 이외에 정지화상을 압축 및 복원하는 데도 사용할 수 있다. 본 발명의 화상의 압축 및 복원방법에 대한 설명은 JPEG을 이용한 것을 예로 들어 설명한다.The present invention is intended to effectively display compressed and reconstructed images, and is particularly suitable for application to text images used in faxes. The present invention can also be used to compress and reconstruct still images. Description of the compression and reconstruction method of the image of the present invention will be described taking the example using JPEG.
도 3a는 실시예로써 JPEG의 표준안을 이용한 본 발명 부호기를 나타낸 블록구성도이고, 도 3b는 실시예로써 JPEG의 표준안을 이용한 본 발명 복호기를 나타낸 블록구성도이다. 그리고 도 4a는 본 발명 실시예인 부호기를 이용하여 압축화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트이고, 도 4b는 본 발명 실시예인 복호기를 이용하여 복원화상을 출력하는 과정을 나타낸 플로우 챠트이다.Fig. 3A is a block diagram showing the encoder of the present invention using the JPEG standard as an embodiment, and Fig. 3B is a block diagram showing the decoder of the present invention using the JPEG standard as an embodiment. 4A is a flowchart illustrating a process of outputting a compressed image using an encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a flowchart illustrating a process of outputting a restored image using a decoder according to an embodiment of the present invention.
입력화상을 압축하기 위해 정지화상이나 원화상을 고주파 통과 필터인 인헨서(Enhancer)로 필터링하면 화상의 에지가 보다 선명하게 되어 식별하기에 매우 용이하다. 본 발명은 이와 같은 인헨서(21)를 사용하여 입력화상을 압축하기 위한 것이다.In order to compress the input image, the still image or the original image is filtered by an Enhancer, which is a high pass filter, so that the edges of the image are clearer, which is very easy to identify. The present invention is for compressing an input image using such an enhancer (21).
본 발명 부호기는 도 3a에 도시한 바와 같이 입력화상의 고주파수만 통과시켜서 화상의 에지를 보다 선명하게 하기 위한 인헨서(Enhancer)(21)와, 압축 데이터양의 절반(
또한 상기 압축된 화상을 복원하기 위한 본 발명 실시예인 복호기는 도 3b에 도시한 바와 같이 압축과정의 역순으로 진행되도록 구성되었는데 우선 압축된 데이터를 엔트로피 디코딩하기 위한 엔트로피 디코딩부(28)와, 상기 엔트로피 디코딩을 위한 코드 테이블(28a)과, 상기 엔트로피 디코딩부(28)를 통하여 디코딩된 데이터를 VLC 디코딩하여 1차원화된 데이터로 변환시키는 VLC 디코딩부(29)와, 상기 VLC 디코딩된 데이터를 역지그재그스캔처리하여 2차원화된 데이터로 변환시키는 역지그재그 스캔처리부(30)와, 상기 역지그재그 스캔처리부(30) 통하여 2차원화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부(31)와, 상기 역양자화하는데 사용되는 양자화 테이블(31a)과, 상기 역양자화를 통하여 역DCT(inverse DCT)되어 복원화상을 출력하는 IDCT부(32)와, 상기 IDCT부(32)를 통해 원화상의
이때 인터폴레이터(33)이후에 원래의 크기로 복원된 화상을 저주파수 통과 필터링에 의하여 필터링하는 저주파수 통과 필터(34)를 포함하여 구성된다.At this time, the interpolator 33 is configured to include a low frequency pass filter 34 for filtering the image reconstructed to its original size by low frequency pass filtering.
다음에 상기 본 발명 JPEG의 복호기를 구성하는 구성요소중 인터폴레이터(33)는, 예를들어 압축할 때 1, 3, 5, 7, ···화소의 데이터에 대하여 전송하였다면 인터폴레이터(33)가 복원할 때 2화소에는
상기와 같이 구성된 본 발명 실시예인 부호기와 복호기를 통한 압축 및 복원방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.A compression and decompression method using an encoder and a decoder according to the embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
먼저 본 발명 실시예인 부호기를 통한 압축방법은 도 4a에 도시한 바와 같이 정지화상이나 텍스트(Text)와 같은 원화상을 인헨서(21)로 고주파수로만 나타내기 위한 고주파수 통과 필터로 필터링하여 화상의 에지가 보다 선명하게 되어 식별하기 용이하게 한다. 그리고 상기 인헨서(21)를 통과한 데이터양의 절반이상을 감소시키기 위해 먼저 입력화상을 N:1 서브 셈플링부(22)를 통하여 서브 셈플링한다. 이때 2:1 서브 셈플링할 때는 화상의 행이나 열중 어느하나를 기준으로 잡아서 한쪽 방향으로 각 화소를 제거한다. 예를 들어 행을 기준으로 서브 셈플링한다면 짝수행만을 제거하여 원래화상의 반으로 화상을 만들 수 있고 이럴 경우 데이터의 양은
다음에 상기의 압축화상을 복원하기 위한 방법은 도 4b에 도시한 바와 같이 먼저 압축화상이 입력되면 압축된 데이터를 엔트로피 디코딩 (Entropy Dcoding)하고 역VLC하고 이후에 역지그재그스캔(Inverse zig-zag Scan)하여 2차원 데이터로 만든후에 역양자화와 역DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)하여 원화상의
이와 같이 복원하는 방법은 팩스와 같이 텍스트 화상을 전송하는 것에 효율적으로 압축하여 전송할 수 있다.In this way, the restoration method can be efficiently compressed and transmitted to transmit a text image such as a fax.
상기와 같은 본 발명 화상의 압축 및 복원방법은 다음과 같은 효과가 있다.The compression and reconstruction method of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 동화상보다 서브 셈플링에 의한 화질저하가 적은 특징을 갖는 정지화상과 텍스트(Text)화상을 2:1로 서브 셈플링하면 압축효과를 2배이상 얻을 수 있다. 따라서 적은 밴드폭에서 충분히 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있다.First, sub-sampling a still picture and a text picture with a characteristic of less image quality deterioration due to subsampling than a moving picture at a 2: 1 ratio can more than double the compression effect. Therefore, there is an advantage in that data can be sufficiently transmitted in a small bandwidth.
둘째, 정지화상이나 텍스트화상에서 압축하려는 입력화상을 인헨서를 이용하여 에지를 선명하게 할수 있으므로 화상을 판독할 때 개선된 화질을 제공할 수 있다.Second, the edge of the input image to be compressed in a still image or a text image can be sharpened using an enhancer, thereby providing improved image quality when the image is read.
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KR1019980002342A KR19990066425A (en) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | Image Compression and Restoration Method |
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Cited By (1)
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CN117336494A (en) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 湖南大学 | Dual-path remote sensing image compression method based on frequency domain characteristics |
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1998
- 1998-01-26 KR KR1019980002342A patent/KR19990066425A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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CN117336494A (en) * | 2023-12-01 | 2024-01-02 | 湖南大学 | Dual-path remote sensing image compression method based on frequency domain characteristics |
CN117336494B (en) * | 2023-12-01 | 2024-03-12 | 湖南大学 | Dual-path remote sensing image compression method based on frequency domain characteristics |
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