Multimedia Applications of the Wavelet Transform


Schremmer, Claudia


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URL:: https://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/45
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-451
Document Type: Doctoral dissertation
Year of publication: 2002
Place of publication: Mannheim
Publishing house: Universität Mannheim
Evaluator: Effelsberg, Wolfgang
Date of oral examination: 8 February 2002
Publication language: English
Institution: Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Praktische Informatik IV (Effelsberg)
Subject: 004 Computer science, internet
Classification: CCS: J.0
Subject headings (SWD): Multimedia , Kompression
Individual keywords (German): Wavelet-Transformation , Hierarchische Videokodierung, Interaktive Lehre
Keywords (English): Wavelet Transform , Hierarchical Video Compression , Interactive Teaching
Abstract: This dissertation investigates novel applications of the wavelet transform in the analysis and compression of audio, still images, and video. Most recently, some surveys have been published on the restoration of noisy audio signals. Based on these, we have developed a wavelet-based denoising program for audio signals that allows flexible parameter settings. The multiscale property of the wavelet transform can successfully be exploited for the detection of semantic structures in images: A comparison of the coefficients allows the extraction of a predominant structure. This idea forms the basis of our semiautomatic edge detection algorithm. Empirical evaluations and the resulting recommendations follow. In the context of the teleteaching project Virtual University of the Upper Rhine Valley (VIROR), many lectures were transmitted between remote locations. We thus encountered the problem of scalability of a video stream for different access bandwidths in the Internet. A substantial contribution of this dissertation is the introduction of the wavelet transform into hierarchical video coding and the recommendation of parameter settings based on empirical surveys. Furthermore, a prototype implementation proves the principal feasibility of a wavelet-based, nearly arbitrarily scalable application. Mathematical transformations constitute a commonly underestimated problem for students in their first semesters of study. Motivated by the VIROR project, we spent a considerable amount of time and effort on the exploration of approaches to enhance mathematical topics with multimedia; both the technical design and the didactic integration into the curriculum are discussed. In a large field trial on "traditional teaching versus multimedia-enhanced teaching", the objective knowledge gained by the students was measured. This allows us to objectively rate positive the efficiency of our teaching modules.
Translation of the title: null (German)
Translation of the abstract: Die vorliegende Dissertation untersucht neue Einsatzmöglichkeiten der Wavelet-Transformation für die Analyse und Kompression der multimedialen Anwendungen Audio, Standbild und Video. Aufbauend auf aktuellen Arbeiten über Restaurationsverfahren verrauschter Audiosignale haben wir ein Wavelet-basiertes Audio-Entrauschungsprogramm entwickelt, das eine flexible Auswahl von Parametern erlaubt. Die Multiskaleneigenschaft der Wavelet-Transformation kann bei der Standbildanalyse erfolgreich zur Erkennung semantischer Strukturen genutzt werden: Ein Vergleich der Koeffizienten im transformierten Raum erlaubt die Extraktion einer vorherrschenden Struktur. Diese Idee liegt unserem im Zuge der vorliegenden Arbeit entstandenen halbautomatischen Kantensegmentierungsalgorithmus zugrunde. Eine Reihe empirischer Evaluationen mit Empfehlungen schließen sich an. Im Zusammenhang mit dem Teleteaching-Projekt Virtuelle Hochschule Oberrhein (VIROR) werden Vorlesungen zwischen entfernten Orten übertragen. Dabei stießen wir auf das Problem der Skalierbarkeit von Videoströmen. Ein wichtiger Beitrag dieser Dissertation ist, die Möglichkeiten der Wavelet-Transformation für die hierarchische Videokodierung aufzuzeigen. Eine prototypische Implementierung beweist zudem die prinzipielle Realisierbarkeit einer Wavelet-basierten, fast beliebig skalierbaren Anwendung. Mathematische Transformationen stellen für Studierende der Anfangssemester eine häufig unterschätzte Schwierigkeit dar. In einem weiteren Teil dieser Arbeit setzen wir uns mit den Möglichkeiten einer multimedialen Aufbereitung mathematischer Sachverhalte auseinander; sowohl die technische Gestaltung als auch eine didaktische Integration in den Unterrichtsbetrieb werden erörtert. In einem umfangreichen Feldversuch "Traditionelle versus Multimedia-gestützte Lehre" wurde der objektive Lernerfolg von Studierenden gemessen. Dies erlaubt eine objektive positive Bewertung der Effizienz unserer Lehrmodule. (German)
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