Video compression enhancement based on speeded Up robust features (SURF)‎ algorithm and scene segmentation

Other Title(s)

تحسين ضغط الفيديو بالاعتماد على خوارزمية السيرف و تقسيم المشاهد

Dissertant

al-Shuwayki, Jumanah Mufid M.

Thesis advisor

al-Kabnah, Khalid Abd al-Hafiz

University

Amman Arab University

Faculty

Collage of Computer Sciences and Informatics

Department

Department of Computer Science

University Country

Jordan

Degree

Master

Degree Date

2019

Arabic Abstract

يعتبر الفيديو من أهم مصادر المعلومات حيث يأخذ النسبة الأعلى من المحتوى المعلوماتي الذي يتم مشاهدته يوميا على مواقع التواصل الإجتماعي، مقارنة مع مصادر المعلومات الأخرى مثل الصور، النصوص و المقاطع الصوتية حيث يعتبر الفيديو مصدر يجمع ما بين هذه المصادر الثلات في وحدة واحدة، و بذلك يمكن أن يساهم في توصيل المعلومات الى المستخدم بطريقة أكثر فاعلية من جهة أخرى، يحتاج الفيديوالي مساحة تخزين أعلى من غيره من مصادر المعلومات كونه يحتوي على عدد كبير من الصور و المقاطع الصوتية مما يسهم في بطء تناقله على شبكة الإنترنت.

لذا استوجب ذلك محاولة البحث عن طرق لتقليل حجم الفيديو لتسريع تناقله و عرضه وهو ما يعرف حاليا بخوارزميات الضغط .

تعمل هذه الخوارزميات على تمثيل البيانات الأصلية بإستخدام حجم تمثيلي أقل من خلال تمثيلها بطريقة معينة تستهلك من خلالها مساحة تخزينية أقل الحرص على عدم مع المساس بجودة مصدر المعلومات ( الصور ) بشكل كبير بحيث يمكن أن ينتج تشويه بسيط عليه.

في السنوات العشر الماضية، تم اقتراح العديد من الخوارزميات ومخططات ضغط الفيديو، بحيث نتج عنها تقليل لحجم الفيديو والصور بنسب متفاوتة.

في هذه الرسالة، سيتم اقتراح مخطط جديد من خلال إعتماد مفهومي تقسيم الفيديو و مطابقة الصور كعناصر المخطط الرئيسية، حيث أنه من المتعارف عليه بأن الفيديو يتكون من مجموع من الصور المتتابعة والتي تدعى المشاهد، لذا فإنه بإستطاعتنا أولا إستخدام مفهوم ما يسمى تقسيم الفيديو بحيث يتم تقسيمه إلى مجموع من المشاهد و من تم تقسيم مجموعة هذه الصور بحيث يحتوي كل مشهد على مجموعة متشابهة من الصور للإستناد إلى القاعدة العلمية التي تنص على أن معدل الضغط يرتفع بإرتفاع التشابه في الصور.

كل ذلك يتم فرزه عن طريق مفهوم تشابه الصور بإستخدام خوارزمية السيرف و من ثم يتم ضغط كل مشهد منفصلا و أخيرا ضغط جميع المشاهد المضغوطة مجتمعة .

أثبتت النتائج المستخلصة ( بعد التطبيق الفعلي على عدد من الملفات ( فاعلية و أهمية المخطط المقترح في إنتاج نسب ضغط أعلى نسبيا مقارنة مع أربع خوارزميات ضغط معروفة، بالمحصلة حصلنا على معدل توفير في المساحة بمقدار 14.5% عند تطبيق المخطط المقترح مع خوارزمية الويفليت مقارنة مع إستخدامها بإستخدام خوارزمية الويفليت الأصلية، و كذلك حصلنا على نسبة مقدارها 2.26 % عند استخدام المخطط المقترح مع خوارزمية البلوك ترنكيشن و نسبة تحسين في توفير المساحة مقدارها 13.75 % لخوارزمية لمبيل زيف و يلش عند استخدامها مع مخططنا وأخيرا نسبة مقدارها %8.58 مع خوارزمية الضغط المعروفة جي بي اي جي.

English Abstract

Video is one of the most important sources of information, where it constitutes a high rate of information content that is viewed daily on social media and other sites on the internet.

Compared to other sources of information such as images, texts and audio clips, video combines these three sources into one unit, therefore videos require more storage space than other sources since it contains a large number of images and audio tracks, which contributes to the slow transmission through the Internet.

Therefore, video streaming became a focal research to find methods for reducing the size of the video and accelerate its transmission, which is now known as video compression algorithms.

These methods represent the original data using fewer bits by eliminating repetitive information while ensuring that the quality of the data source is not compromised (objectively and subjectively) so that it can result in minor distortion.

This thesis proposes a new video compression scheme by adopting the concepts of video segmentation to scenes using image matching as master schema elements.

It is a common knowledge that the video consists of a series of successive images also known as frames, so we can first use video segmentation concept to segment the video into a group of images, then divide the collection of these images into a number of scenes by applying image matching using SURF algorithm, after that eventually each scene is compressed separately and the final step is to compress all compressed scenes combined.

The main idea of this thesis is to utilize the scientific fact that the group of similar images produces a higher compression ratio.Results obtained after testing on a series of video clips showed promising results by achieving a slight improvement in the compression ratios compared to four well-known compression algorithms used in video compression.

Results obtained when applying our proposed scheme, a 14.5% increase in comparison to Wavelet Haar algorithm, a 2.26% increase in comparison to the Block Truncation algorithm, a 13.75% increase in comparison to LZW algorithm, and an 8.58% improvement when compared with the popular JPEG compression algorithm.

Main Subjects

Information Technology and Computer Science

Topics

• Algorithms
• Image segmentation

No. of Pages

75

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-932640