University of Rostock Universität Rostock, Fakulty of Computer Science and Electrical Engineering Fakultät für Informatik und Elektrotechnik, Institute of Economic and Organizational Psychology Wirtschafts- und Sozialwissenschaftliche Fakultät, Faculty of Law Juristische Fakultät, Graduate Course GraduiertenKolleg

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Development of Efficient Compression Algorithms for 3D Video Coding Entwicklung von effizienten Kompressionsalgorithmen für die 3D-Video-Codierung

Doctoral CandidateBearbeiter:		Dipl.-Ing. Stefan Grewatsch
Promotion PeriodFörderzeitraum:		01.10.2002 - 30.09.2005
Specialized FieldsFachgebiete:		Communications Technology and Information Electronics, Signal and Image Processing Nachrichtentechnik und Informationselektronik, Signal- und Bildverarbeitung
Focal PointArbeitsrichtung:		Data Compression for Multimedia Applications Datenreduktion für Multimedia-Anwendungen

Doctoral ThesisKurze Beschreibung des Promotionsthemas:

Picture and video information are noticed more realistically by adding the 3D effect. Present 3D formats make use of stereoscopic images and stereoscopic video. Current research activities are focused on the development of new 3D video systems. By combining 2D video and depth information more flexible systems can be realized. Because of transmission and storage there is a need for compressing the 3D video data.

The objective of the graduation project consists in developing innovative algorithms for 3D video coding. The underlying system consists of standard-conformal 2D video coding and separate coding of the appropriate depth maps and additional meta data. The quality of the reconstructed depth maps affects crucially the visual 3D perception. Therefore the emphasis is formed by the development of new efficient algorithms for lossy and lossless compression of depth map sequences. The starting point of the investigations is given by the performance analysis of a system based on standard video coding (MPEG-2, -4, H.264/AVC). To verify the coding efficiency available 3D video test sequences are used. In particular attention is turned to the effect of compression artefacts at different bit rates on the objective and subjective quality of the 3D multi-view synthesis. The obtained compression results are to be compared with the performance of state-of-the-art compression techniques.

Bild- und Videoinformationen werden durch den 3D-Effekt realistischer wahrgenommen. Gegenwärtige 3D-Formate verwenden Stereo-Bilder und stereoskopisches Video. Aktuelle Forschungsaktivitäten sind auf die Entwicklung von neuen 3D-Videosystemen fokussiert. Durch die Kombination von 2D-Video und Tiefeninformation lassen sich flexiblere Systeme realisieren. Übertragung und Speicherung der 3D-Videodaten machen eine Kompression unumgänglich.

Die Zielsetzung des Promotionsvorhabens besteht in der Entwicklung innovativer Algorithmen zur Codierung von 3D-Videodaten. Das Gesamtsystem besteht aus einer standardkonformen Codierung von 2D-Videodaten und einer separaten Codierung der entsprechenden Tiefenkarten und zusätzlicher Metadaten. Die Qualität der rekonstruierten Tiefeninformation beeinflusst entscheidend die visuelle 3D-Wahrnehmung. Deshalb bildet die Entwicklung neuer leistungsfähiger Algorithmen für die lossy and lossless Kompression von Tiefenkartensequenzen den Schwerpunkt. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildet die Performance-Analyse eines Systems, das auf den Einsatz von Standardcodierverfahren (MPEG2, 4, H.264/AVC) basiert. Zur Verifizierung der Codiereffizienz werden verfügbare 3D-Video-Testdaten herangezogen. Zu untersuchen ist insbesondere der Einfluss von Kompressionseffekten bei unterschiedlichen Bitraten auf die objektive und subjektive Qualität der Multiview-3D-Bildgeneration. Die erzielten Kompressionsergebnisse sind mit der Performance der state-of-the-art-Kompressiontechniken zu vergleichen.

PublicationsEigene Veröffentlichungen zum Promotionsthema:

1. S. Grewatsch and E. Müller.
   Fast Mesh-Based Coding of Depth Map Sequences for Efficient 3D-Video Reproduction using OpenGL
   5th IASTED International Conference on Visualization, Imaging and Image Processing, Benidorm, September 2005
2. S. Grewatsch and E. Müller:
   Sharing of motion vectors in 3D video coding
   IEEE International Conference of Image Processing, Singapore, October 2004
3. S. Grewatsch, H. Richter and E. Müller:
   Efficient Mapping of 3D-Video using OpenGL
   4th IASTED International Conference on Visualization, Imaging and Image Processing, Marbella, September 2004
4. S. Grewatsch and E. Müller:
   Evaluation of Motion Compensation and Coding Strategies for Compression of Depth Map Sequences
   SPIE´s 49th Annual Meeting - Conference on Mathematics of Data/Image Coding, Compression and Encryption VII, with Applications, Denver, August 2004
5. S. Grewatsch, E. Müller:
   Kompression von Tiefenkarten für das dreidimensionale Fernsehen
   4. IuK-Tage Mecklenburg Vorpommern, Rostock, 18.-20. Juli, 2003

Internal Research ContactsForschungskontakte innerhalb des Graduiertenkollegs:

• Dipl.-Ing. Torsten Palfner

External Research ContactsForschungskontakte außerhalb des Graduiertenkollegs:

• Dipl.-Ing. Christoph Fehn, Fraunhofer Institut NT, HHI Berlin

Doctoral CandidateBearbeiter

Dipl.-Ing. Stefan Grewatsch University of Rostock, Institute of Communications EngineeringUniversität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik und Informationselektronik Research Group Signal and Image ProcessingForschungsgruppe Signal- und Bildverarbeitung Richard-Wagner-Straße 31, 18119 Rostock-Warnemünde, Haus 8, RoomRaum W: 8.202 b PhoneTel.: 0381-498 3553, Fax: 0381-498 3595 Email: stefan.grewatsch@.uni-rostock.de

Advising ProfessorBetreuer / Zweitbetreuer

Prof. Dr.-Ing. habil. Erika Müller		Prof. Dr.-Ing. habil. Dietmar Jackèl
University of Rostock, Institute of Communications EngineeringUniversität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik und Informationselektronik Lehrstuhl Signaltheorie und Digitale Signalverarbeitung		University of RostockUniversität Rostock, Department of computer ScienceInstitut für Informatik
Research Group Signal and Image ProcessingForschungsgruppe Signal- und Bildverarbeitung		Chair of Interactive Graphics SystemsLehrstuhl Interaktive Graphische Systeme
Richard-Wagner-Straße 31, 18119 Rostock-Warnemünde, Haus 8,RoomRaum W: 8.226		Albert-Einstein-Str. 21, 18059 Rostock
PhoneTel.: 0381-498 3579, Fax: 0381-498 3595		PhoneTel.: 0381-498 3428, Fax: 0381-498 3426
Email: erika.mueller@uni-rostock.de		Email: dj@informatik.uni-rostock.de