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Rate-Distortion-Optimized Deep Preprocessing for JPEG Compression

delete2025-08-01
delete0
PRE
AI
F
Fan Ye
B
Bojun Liu
李
李莉 (Li Li)
刘
刘东 (Dong Liu)
DOI:10.1109/TCSVT.2025.3550872delete
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摘要

摘要

En 中文
JPEG在日常用于压缩自然图像,但压缩后的图像通常包含视觉上令人烦恼的失真,尤其是在低码率下。为了减少压缩失真,有人提出借助深度学习在JPEG压缩前对图像进行预处理,同时保持标准兼容性。然而,现有方法并未从码率-失真优化的角度得到充分论证。我们解决了这一局限性,提出了一种真正基于码率-失真优化的深度预处理方法用于JPEG压缩。我们将码率-失真代价分解为三部分:码率、失真和拉格朗日乘数。首先,我们设计了一个码率估计网络,并提出训练该网络以估计JPEG压缩码率。其次,我们提出使用可微分的JPEG模拟器来估计实际的端到端失真(原始图像与重建图像之间),其中我们专门设计了一个自适应离散余弦变换(DCT)域掩模算法。第三,我们提出估计实际内容相关的拉格朗日乘数,以将码率和失真结合到联合损失函数中,驱动预处理网络的训练。我们的方法不对JPEG编码器和解码器做任何改动,并支持任何可微分的失真度量(如MSE、MS-SSIM、LPIPS)。在Kodak数据集上,当使用MSE时,我们的方法相较于JPEG基线平均实现了7.59%的BD-rate降低。通过针对LPIPS进行逐图优化,我们的方法实现了高达38.65%的BD-rate降低,并生成了高质量、失真大幅减少的重建图像。
Keyword:
Deep learning
image compression
JPEG
preprocessing
rate-distortion optimization

期刊

IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology 封面图
IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
IF:
11.1
论文数:
869
被引数:
3.1W

机构

U
university of science and technology of china
学者数:
1.0W
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