先進(jìn)的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：jpeg2000 特征及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)述

《先進(jìn)的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：jpeg2000 特征及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、先進(jìn)的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：JPEG2000特征及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)述隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，及其在X絡(luò)上越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，圖像壓縮技術(shù)不僅單一的要求優(yōu)異的壓縮性能，還對(duì)多種傳輸、無(wú)損有損壓縮、隨機(jī)訪問(wèn)處理等多個(gè)方面提出需求，在這種情況下，“聯(lián)合圖片專(zhuān)家組（JPEG）”推出了新一代的靜態(tài)圖像壓縮系統(tǒng)——JPEG2000。本文將簡(jiǎn)要的介紹JPEG2000的特征和實(shí)現(xiàn)方式，并比照早先的JPEG標(biāo)準(zhǔn)來(lái)闡述新一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：JPEG2000；離散小波變換；算術(shù)編碼1.引言　　JPEG2000是關(guān)于靜態(tài)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。JPEG是JointPhotographicExpert

2、sGroup（國(guó)際圖片專(zhuān)家組）的縮寫(xiě)，它是一個(gè)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）下專(zhuān)門(mén)從事靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的委員會(huì)。由它制定的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)：ISO10918-1就是大家熟知的JPEG標(biāo)準(zhǔn)。而所謂“聯(lián)合”是指JPEG2000既作為ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)，又作為ITU-T建議被發(fā)布。ISO/IEC是InternationalOrganiztionforStandardization/InternationalElectrotechnicalmission（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)）的縮寫(xiě)，ITU-T是InternationalTelemunicationsUnion–Termina

3、lSector（國(guó)際電信聯(lián)盟－終端部門(mén)）的縮寫(xiě)。　　由于JPEG標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)異的壓縮性能和良好的畫(huà)面質(zhì)量，使其在短短的幾年內(nèi)就獲得了巨大成功，目前X絡(luò)上絕大多數(shù)的圖像都使用這種壓縮標(biāo)準(zhǔn)。然而隨著多媒體領(lǐng)域的快速發(fā)展，JPEG標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需要，在這種情況下，JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)就誕生了。它的出現(xiàn)正是為了滿(mǎn)足由于多媒體領(lǐng)域快速發(fā)展所催生出的對(duì)圖像壓縮技術(shù)的新需求，同時(shí)也在某些方面彌補(bǔ)了JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)中表現(xiàn)出來(lái)的不足?！　∽?997年3月起，JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)開(kāi)始醞釀制定新一代的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)——JPEG2000，并發(fā)起“技術(shù)征稿”。同年11月，在悉尼對(duì)所收集到的

4、壓縮技術(shù)進(jìn)行了評(píng)估，一個(gè)關(guān)于JPEG2000需求的特別組織成立，任務(wù)是創(chuàng)建并維護(hù)JPEG2000的需求文檔。經(jīng)過(guò)多次的會(huì)議討論、改進(jìn)，在2000年3月的東京會(huì)議，確定了彩色靜態(tài)圖像的新一代編碼方式——JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的編碼算法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的YK），JPEG2000支持多大16384分量的圖像。分量漸進(jìn)性就是控制不同分量數(shù)據(jù)的解碼順序。例如，利用該性質(zhì)，圖像的灰度級(jí)部分可以先被解碼，然后解碼彩色部分，接下來(lái)是文本等等?！　PEG2000具有的這四維漸進(jìn)性可以說(shuō)是功能強(qiáng)大，不過(guò)還不僅僅如此，這四維漸進(jìn)性可以在單一碼流中混和匹配。例如，首先接收到的圖像信息是一個(gè)低質(zhì)

5、量、灰度、低分辨率的縮小圖像；隨后跟進(jìn)的數(shù)據(jù)是彩色信息，使得分量信息提高；接下來(lái)接收到的數(shù)據(jù)可能會(huì)使分辨率提高，使得圖像尺寸變大；然后可能繼續(xù)提高圖像質(zhì)量。如此進(jìn)行，直到得到全部的圖像數(shù)據(jù)，解壓出最佳（或無(wú)損）的圖像?！　?)低位深度圖像：二進(jìn)制值分量（或者具有二進(jìn)制值的分量拼接塊）能夠使用JPEG2000壓縮。這種二進(jìn)制數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮可以通過(guò)將比特深度設(shè)置成1，小波變換設(shè)置為0級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的設(shè)置就是不執(zhí)行小波變換，二進(jìn)制圖像被當(dāng)作單一分辨率下的單一位平面處理。該方法犧牲了質(zhì)量和分辨率上的可伸縮性，保留了空間隨機(jī)訪問(wèn)的能力。6)感興趣編碼區(qū)域：由于JPEG2000擁有了前面所

6、述的隨機(jī)訪問(wèn)碼流的特性，使得用戶(hù)可以任意定義圖像的感興趣區(qū)域，在壓縮的時(shí)候，可以單獨(dú)指定這個(gè)區(qū)域的形狀和壓縮質(zhì)量。解壓縮時(shí)，也可以對(duì)該區(qū)域單獨(dú)指定解壓縮質(zhì)量。JPEG2000具有這樣的特性來(lái)自于編碼塊的獨(dú)立性。這方面的詳細(xì)內(nèi)容，將會(huì)在后面實(shí)現(xiàn)與核心算法部分中，從技術(shù)的角度更加明確的闡述。7)較強(qiáng)的容錯(cuò)性：對(duì)于一個(gè)先進(jìn)、復(fù)雜、高效的圖像壓縮系統(tǒng)，具有相當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)性是非常必要的。比如在無(wú)線通信中，傳輸錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的可能性是很高的，如果沒(méi)有一定的容錯(cuò)性，結(jié)果將很難被用戶(hù)接受?！　PEG2000在很多領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值，包括互聯(lián)X、打印、傳真、掃描、通信、醫(yī)療等等。例如，JPEG200

7、0具有無(wú)損壓縮能力，使得它在一些對(duì)圖像質(zhì)量要求極高的醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用變?yōu)榭赡?，而JPEG則受到其壓縮圖像質(zhì)量的影響，無(wú)法在這些領(lǐng)域得到應(yīng)用。不過(guò)，JPEG2000較高的復(fù)雜度也使得它不適合某些領(lǐng)域的應(yīng)用。粗略的估計(jì)，JPEG2000的復(fù)雜度要比JPEG高出5～6倍。4.JPEG2000的基本框架實(shí)現(xiàn)以及核心算法我們首先介紹一下JPEG2000系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框架，如圖：　　JPEG2000的編碼器首先對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行正向的離散小波變換，得到的小波變換系數(shù)將進(jìn)行量化處理，得到的數(shù)據(jù)再進(jìn)行熵編碼，就得