JPEG2000-图像压缩的新革命

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基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究

基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究

基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究摘要:JPEG2000是一种新型图像压缩算法,它采用离散小波变换和熵编码技术、支持透明度和无限次缩放等优越性能,不过因为计算复杂性大,它一直未得到广泛应用。

为了解决这个问题,本文采用机器学习算法优化JPEG2000压缩算法,提高其实用性和效率。

1. 引言图像数据量巨大,需要大量的存储空间和传输带宽。

为了减小图像数据的存储空间和传输带宽,图像压缩技术应运而生。

目前,JPEG(Joint Photographic Experts Group)是一种最常用的图像压缩算法,它利用DCT(Discrete Cosine Transform)将图像空间域转换成频域,再采用量化和熵编码技术实现压缩。

JPEG算法有诸多不足,比如严重的失真、不支持透明度等问题。

为了解决这些问题,JPEG2000压缩算法应运而生。

JPEG2000是一种新型的图像压缩算法,它在技术上有多大的提升呢?首先,不同于JPEG算法中的DCT,JPEG2000采用了离散小波变换(DWT)技术。

这种技术通过对图像进行多尺度分解,将图像分成多个低频子带和高频子带,达到了更高的压缩比。

其次,对于图像某些区域,要求保持高质量的细节信息。

JPEG算法采用固定剪切量的量化方法,而JPEG2000算法采用无损或可逆的位平面技术,对不同区域的信息进行动态量化,从而保留更多的细节信息。

然而,由于其计算复杂度大,JPEG2000压缩算法并未得到广泛应用。

如何优化JPEG2000压缩算法,提高其实用性和效率,是目前的热门研究领域。

2. 机器学习机器学习是人工智能领域的一个重要分支,它是指让机器从数据中学习,实现自我优化和智能化的过程。

机器学习分为有监督学习、无监督学习和半监督学习三种方法。

其中,有监督学习常用于分类、回归和聚类等问题,无监督学习常用于降维和聚类等问题,半监督学习则是两者的融合。

3. 基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究为了优化JPEG2000压缩算法,本文探索了基于机器学习的方法。

JPEG2000图像压缩算法标准剖析

JPEG2000图像压缩算法标准剖析

JPEG2000图像压缩算法标准摘要:JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。

本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述,介绍了这一新标准的特点及应用场合,并对其性能进行了分析。

关键词:JPEG2000;图像压缩;基本原理;感兴趣区域引言随着多媒体技术的不断运用,图像压缩要求更高的性能和新的特征。

为了满足静止图像在特殊领域编码的需求,JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。

它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能,而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。

这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。

所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复,或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。

1.JPEG2000的基本介绍及优势相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉,在我们日常所接触的图像中,绝大多数都是JPEG格式的。

JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group,它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会,它制定出了第一套国际静态图像压缩标准:ISO 10918-1,俗称JPEG。

由于相对于BMP等格式而言,品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多,无论是传送还是保存都非常方便,因此JPEG格式在推出后大受欢迎。

随着网络的发展,JPEG的应用更加广泛,目前网站上80%的图像都采用JPEG格式。

但是,随着多媒体应用领域的快速增长,传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求:网上JPEG图像只能一行一行地下载,直到全部下载完毕,才可以看到整个图像,如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理;JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大;JPEG格式属于有损压缩,当被压缩的图像上有大片近似颜色时,会出现马赛克现象;同样由于有损压缩的原因,许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。

JPEG2000图像压缩算法标准

JPEG2000图像压缩算法标准

JPEG2000图像压缩算法标准摘要:JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。

本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述,介绍了这一新标准的特点及应用场合,并对其性能进行了分析。

关键词:JPEG2000;图像压缩;基本原理;感兴趣区域引言随着多媒体技术的不断运用,图像压缩要求更高的性能和新的特征。

为了满足静止图像在特殊领域编码的需求,JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。

它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能,而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。

这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。

所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复,或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。

1.JPEG2000的基本介绍及优势相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉,在我们日常所接触的图像中,绝大多数都是JPEG格式的。

JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group,它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会,它制定出了第一套国际静态图像压缩标准:ISO 10918-1,俗称JPEG。

由于相对于BMP等格式而言,品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多,无论是传送还是保存都非常方便,因此JPEG格式在推出后大受欢迎。

随着网络的发展,JPEG的应用更加广泛,目前网站上80%的图像都采用JPEG格式。

但是,随着多媒体应用领域的快速增长,传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求:网上JPEG图像只能一行一行地下载,直到全部下载完毕,才可以看到整个图像,如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理;JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大;JPEG格式属于有损压缩,当被压缩的图像上有大片近似颜色时,会出现马赛克现象;同样由于有损压缩的原因,许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。

第八章__JPEG2000压缩标准简介

第八章__JPEG2000压缩标准简介
第八章 JPEG2000压缩标准简介
8.1 JPEG2000 简介 8.2 JPEG 2000的核心编码系统 8.3 RO I 编码
8.4 JPEG2000与JPEG的比较
参考:David S. Taubman; Michael W. Marcellin ,JPEG2000 图像压缩基础、标准和实践,电子工业出版社,2004
8.1.2 JPEG 2000标准的组织结构
JPEG2000 标准可分为7大部分:
PART 1 ,J PEG2000 图像编码系统, 是JPEG2000 标准的核
心系统;
PART 2 ,扩展系统,在核心系统上,添加了一些功能;
PART 3 ,运动JPEG2000 ,针对运动图像提出的解决方案;
正变换: 精确式:根据人眼对RGB三种颜色分量的感知特性, 设各颜色的权重为: ,满足 R 0.299, G 0.587, B 0.114
R G B 1
0.5 Cb (B Y ) 1B 0.5 Cr (R Y ) 1R 近似式:
则: Y R R G G B B
0.587 0.114 R Y 0.299 0. 5 Cb 0.168736 0.331264 G Cr B 0 . 5 0 . 418688 0 . 081312
一、图像分块与拼接
不需要将图像强制分成8×8的小块。
为了降低对内存的需求和方便压缩域中可能的分块处理, 可以将图像分割成若干互不重叠的矩形块(tile)。
分块的大小任意,可以整个图像是一个块,也可以一个像素是一
个块。 一般分成64×64~1024×1024大小的方块,边缘部分的块可能小一 些,而且不一定是方的。

浅谈数字图像压缩之JPEG2000

浅谈数字图像压缩之JPEG2000

浅谈数字图像压缩之JPEG2000摘要:数字图像压缩技术对于数字图像信息在网络上实现快速传输和实时处理具有重要的意义,但随着多媒体技术的不断发展,用户对高压缩效率和对压缩图像的互动性及可伸缩性要求也逐渐变高,JPEG2000应运而生。

本文就JPEG2000和传统JPG比较谈起,就其编码特征作简要概述。

关键词:JPEG2000多媒体技术的发展对信息数据的储存和传输提出了更高要求,图像传输技术限于宽带限制,无法满足用户的需求,于是,图像压缩技术应运而生。

通过对图像的压缩处理,能减轻图像数据储存和传输的负担,从而实现网络上图像的快速传输和处理。

传统的JPEG压缩虽然在中端和高端比特率上有良好的图像质量,但限于方块效应、有损压缩和压缩比的不高等原因,解压图像效果始终不佳。

JPEG2000作为全新的静止图像压缩标准,成为了各种图像的通用编码方式。

一、JEPG2000和传统JPEGJEPG2000采用以小波转换为主的多解析编码方式,摒弃了传统JPEG以离散余弦变换为主的区块编码。

在传统JPEG图像压缩中,无论是以DCT零树编码还是以层式DCT零树编码的方式来进行补救,都无法使方块效应得到完美解决。

而JEPG2000采用的小波转换将图像的频率成分抽取出来,同时将彩色静态画面的编码方式(JPEG)和二值图像的编码方式(JBIG)结合起来,实现了图像的轻松压缩。

其编码原理可以简单描述为:二、JEPG2000的优势JEPG2000标准作为新型的图像压缩技术为图像压缩提供了新的优势,这些优势对多媒体的应用和相关产品起到了较好的推动作用。

JEPG2000标准中将顺序模式、渐进模式、无损模式和分层模式融为一体,实现了在编码端的最大压缩质量和图像分辨率的最大压缩。

在解码过程中,解码端能从码流中以任意的图像质量和分辨率来进行解压,保证了图像在解码过程中的无损解码和无失真解码,在保证编码时的质量和分辨率的基础上,保证了图像传输和储存。

JPEG2000是新一代静止图像压缩国际标准

JPEG2000是新一代静止图像压缩国际标准

JPEG2000是新一代静止图像压缩国际标准,具有优越的图像压缩性能和高的图像质量,不仅克服了传统J PEG静止图像压缩标准在高压缩时出现方块效应的缺点,还提供了图像渐进传输、图像质量可伸缩及感兴趣区域编码等特性,可以应用于数码相机、医疗图像、网络传输等方面。

2 JPEG2000标准基本原理2.1 JPEG2000编解码框架JPEG2000编码器编码主要有预处理、小波变换、量化和熵编码等步骤,相对于编码过程,该系统的解码过程比较简单[1]。

JPEG2000编解码器框图如图1和图2所示。

图1 JPEG2000编码器框图图2 JPEG2000解码器框图2.2 JPEG2000编码的核心算法1)DWT变换通过离散小波变换多级小波分解,小波系数既能表示图像片中局部区域的高频信息也能表示图像片中的低频信息。

这样,即使在低比特率的情况下,也能保持较多的图像细节,另外,下一级分解得到的系数所表示图像在水平和垂直方向的分辨率只有上一级小波系数所表示的图像的一半,所以通过对图像的不同级进行解码,就可以得到具有不同空间分辨率的图像。

2)EBCOT算法EBCOT算法的基本思想是将小波变换以后的子带划分为大小固定的码块,对码块系数量化,按照二进制位分层的方法,从高有效位平面开始,依次对每个位平面上的所有小波系数位进行三个通道扫描建模(重要性传播编码通道、幅度精炼编码通道、清除编码通道),即位平面编码,生成上下文和0、1符号对,然后对这些上下文和符号对进行上下文算术编码,形成码块码流,完成第一阶段编码块编码;最后根据一定参数指标如码率、失真度,按率失真最优原则在每个独立码块码流中截取合适的位流组装成最终的图像压缩码流,完成第二阶段码流组装过程[2]。

2.3 EBCOT算法中块编码算法的改进研究及实现在JPEG2000编解码系统中,EBCOT算法是其重要的组成部分。

而EBCOT算法中的第一阶段块编码又是整个算法的核心,它占用了大量的编码时间,无论是无损压缩还是有损压缩,EBCOT算法中的位平面编码时间都占到整个编码耗时的50%以上[3][4]。

jpeg2000原理

jpeg2000原理

jpeg2000原理JPEG2000是一种用于图像压缩和编码的标准,它采用了一种先进的压缩算法,能够在保持高质量图像的同时,显著减小文件的大小。

JPEG2000的原理基于离散小波变换和熵编码。

本文将详细介绍JPEG2000的原理和工作流程。

JPEG2000使用离散小波变换(DWT)来将图像转换为一组频域系数。

通过将图像分解为不同的频带,DWT能够捕捉到图像中的不同尺度和方向的细节。

这种分解过程是通过将图像分解为低频和高频子带来实现的。

低频子带包含图像的整体结构和大部分能量,而高频子带则包含图像的细节信息。

这种分解过程使得JPEG2000能够对图像进行局部处理,从而提高压缩效率。

接下来,JPEG2000使用基于小波系数的量化和编码过程来减小图像的大小。

在量化过程中,JPEG2000根据不同子带的特性对小波系数进行量化。

由于人眼对图像的敏感度不同,JPEG2000能够根据不同频带的重要性进行自适应量化,从而保留图像的重要细节。

量化后,JPEG2000使用无损熵编码来进一步减小图像的大小。

无损熵编码技术能够通过统计和建模来找出图像中的冗余信息,并将其移除。

这种编码方法能够显著减小文件的大小,同时保持图像的高质量。

JPEG2000还具有一些其他的特性和优势。

首先,JPEG2000支持无损和有损压缩。

无损压缩能够完全还原原始图像,适用于对图像质量要求较高的应用,如医学影像。

而有损压缩则能够在一定程度上牺牲图像质量,但能够进一步减小文件的大小,适用于对图像质量要求较低的应用,如互联网传输。

其次,JPEG2000还支持渐进传输和隔行扫描。

渐进传输允许图像从低分辨率逐渐提高到高分辨率,使得用户能够在传输过程中逐步查看图像。

隔行扫描则能够将图像的奇偶行分别编码,从而提高图像的显示效果。

在实际应用中,JPEG2000被广泛应用于许多领域,如卫星图像、数字摄影、医学影像等。

由于其高压缩比和保持图像质量的能力,JPEG2000能够减少存储和传输的成本,并提高图像的可视化效果。

新一代的静止图像压缩标准——JPEG2000简介

新一代的静止图像压缩标准——JPEG2000简介

对数码相机拍 摄 的达数百 万个 像素 的 图像 进行 编码 化 的要 求 , 这也 是 JE 2 0 P G 00产 生 的 直接原 因。 较 之 J E J E 20 P G, G 0 0在 压 缩 方 面需 要 高 4~5倍 的 处 理 能 力 ; 放 大 率 方 面 也 需 要 P 在
将 Y、 G 三种分量分 割成相互 邻接 的 8× G 8像素 的块 。以后 的处理 都 以块 为单位
进 行 。 由于 块 的划 分 , 以后 的处 理 可 以独 立 进行 , 是 视 觉 上 都 能 保 持 良好 的 图像 质量 。 同 时 , E J G设 想 的一 般 是 对 8比特 的 图像 ( 5 P 26 个 灰 度 级 ) 行 编码 , 医疗 图 像 或 电 视 台 的 原 始 图 像 的灰 度 级 都 大 于 2 6, 就 产 生 了 进 但 5 这

备 , 而 简 化 了设 备 的 开 发 过 程 。 从
2 JE 和 JE 20 PG P G 0 0编 码 过 程
2 1 JE . P G的 编 码 过 程 ( )色 度 变 换 和 分 块 1
JE P G假 定 输 入 的都 是 R GB各 分 量 为 8 / e 的 全 色 图 像 。 首 先 是 消 除 R B分 量 间 b pl G 的冗 余 度 , R B色 度 空 间 变 换 成 由亮 度 分 量 ( 和 色 差 分 量 ( 及 G ) 成 的 色 度 空 将 G Y) G 构 间 。如 果 输 入 的是 黑 白图像 , 么 这 一 过 程 就省 略 了 。 那 ( )图像 的分 块 2

刘春阳
编译 自,、夕一7工一叉 ,0 2 1 , f / 2 0 ( ) 金玉兰校
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jpeg2000 标准

jpeg2000 标准

jpeg2000 标准JPEG2000 标准。

JPEG2000 是一种用于压缩图像的标准,它是由国际标准化组织(ISO)于2000年制定的。

与传统的JPEG标准相比,JPEG2000 在图像压缩方面有着显著的优势,能够提供更高的压缩比和更好的图像质量,同时还支持透明度和多分辨率。

首先,JPEG2000 使用了一种称为小波变换的新的压缩算法,相比于JPEG的离散余弦变换(DCT),小波变换在压缩时能够更好地保留图像的细节和轮廓,因此能够产生更高质量的压缩图像。

此外,JPEG2000 还支持无损压缩,这意味着用户可以在不损失图像质量的情况下对图像进行压缩,这对于一些对图像质量要求较高的应用来说非常重要。

其次,JPEG2000 支持透明度的压缩。

传统的JPEG标准并不支持透明度的压缩,这意味着在JPEG图像中,无法将某些区域设置为透明。

而在JPEG2000 中,可以轻松地实现对图像透明度的压缩,这为图像合成和叠加提供了更多的可能性。

另外,JPEG2000 还支持多分辨率的压缩。

这意味着可以将图像压缩成多个分辨率的版本,用户可以根据需要选择不同分辨率的图像进行传输和显示,这对于网络传输和移动设备的显示来说非常有用。

除了上述优点之外,JPEG2000 还具有良好的渐进式传输特性,能够在图像传输过程中逐渐提高图像质量,这对于网络环境下的图像传输非常有利。

此外,JPEG2000 还具有较好的容错性,能够在一定程度上抵抗传输过程中的误码和丢包,保证图像质量的稳定性。

总的来说,JPEG2000 是一种优秀的图像压缩标准,它在图像质量、压缩比、透明度和多分辨率支持等方面都有着显著的优势,适用于各种对图像质量要求较高的应用场景,如医学影像、卫星图像、艺术品数字化等领域。

相信随着技术的不断进步,JPEG2000 在未来会有更广泛的应用前景。

JPEG2000-图像压缩的新革命

JPEG2000-图像压缩的新革命

JPEG2000——图像压缩的新革命顾爱军摘要:随著多媒体应用领域的扩展,新一代的静态影像压缩技术JPEG 2000应运而生。

JPEG 2000比JPEG有着更好的压缩下的表现,本文从JPEG 2000的原理、JPEG 2000与JPEG 的比较、应用产品、研究方向和未来展望等几方面对JPEG 2000进行了阐述。

JPEG 全名为 Joint Photographic Experts Group,它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态影像压缩标准制定的委员会。

它制定出了第一套国标静态影像压缩标准:ISO 10918-1,就是我们俗称的 JPEG。

由於JPEG优良的品质,使得它在短短的几年内就获得极大的成功,目前网站上大部分的图像都是采用JPEG的压缩标准。

然而,随著多媒体应用领域的扩展,传统JPEG压缩技术已无法满足人们对多媒体影像资料的要求。

因此,更高压缩率以及更多新功能的新一代静态影像压缩技术 JPEG 2000 就应运而生了。

JPEG 2000,正式名称为 "ISO 15444" ,同样是由JPEG 组织负责制定的。

自1997年三月开始筹划,但这几年间,在算法选取问题上耽误了不少时间。

2000年 3 月的东京的一个会议上,可能是由于数字照相机厂商们施加压力,规定基本编码系统的最终协议草案提前出台, JPEG2000 正式诞生。

一、JPEG2000的原理:JPEG 2000 与传统 JPEG 最大的不同,在于它放弃了 JPEG 所采用的以离散馀弦转换(Discrete Cosine Transform) 为主的区块编码方式,而改为采用以小波转换(Wavelet transform) 为主的多解析编码方式。

简单原理如下:JPEG2000的编码、解码框图:编码过程如下:(1)将有多个颜色分量组成的图像分解成单一颜色分量的图像。

分量之间存在一定的相关性,通过分解相关的分量变换,可减少数据问的冗余度,提高压缩效率;(2)分量图像被分解成大小统一的矩形片——图像片。

JPEG2000图像压缩标准及其应用

JPEG2000图像压缩标准及其应用

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JPEG2000图像压缩标准及其关键算法

JPEG2000图像压缩标准及其关键算法
③运动JPEG2000;
④一致性;
⑤参考软件(目前包含Java和C实现);
⑥复合图像文件格式(用于文件扫描和传真应用程序);
⑦对①的最小支持(技术报告)。
①为完全被认可的ISO标准,定义了核心压缩技术和最小文件格式,②~⑥定义压缩和文件格式的扩充。其中,①已经制定完成,其余部分还在制定过程中。本文所讨论的JPEG2000标准就是基于第1部分的。
在量化后,小波系数被转换为符号-振幅模式。在从MSB到LSB编码时,当遇到第一个为1的比特时,这个像素被称作是显著的,否则,为不显著的。所有比特的上下文都是由他们的邻域通过以下的4种方法产生:
零编码(zero coding,ZC)用来编码非显著像素在当前的位平面中是否将变得显著;
游程编码(run-length coding, RLC)用来编码位于同一列中的4个非显著性像素,如果他们的邻域都是非显著的;
(4) 多级分解的结果是由小波系数组成的多个子带。他们表示图像片中局部区域(而不是整幅图像)的频率特性;
(5) 对系数子带进行量化,并且组成矩形数组的"码块";
(6) 对一个码块中的系数位平面(也就是一个码块中整个系数中具有同样权值的那些位)进行熵编码;
(7) 相对于图像的背景区域,可以对感兴趣区域进行更高质量的编码;
(2)DC电平位移
在对每一图像片进行正向离散小波变换之前,都要进行直流电平位移。目的是在解码时,能够从有符号的数值中正确恢复重构的无符号样本值。直流电平位移是对仅有无符号数组成的图像片的像素进行的。电平位移并不影响图像的质量。在解码端,在离散小波反变换之后,对重构的图像进行反向直流电平位移。
JPEG2000图像压缩标准及其关键算法(2009-06-19 09:47:38)标签:杂谈 分类:计算机

JPEG2000图像压缩技术

JPEG2000图像压缩技术
是:
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Yl ,) 一 . 8o ') .3Ixy +O52 , ( y = O1 1xy 一O3 ll ,) .1xy X 6 ( ( ( )
更 多新特 性 的 新 的静 态 图像 压缩 格 式 。联 合 图像 专 家组 (P G 为 了更好地满足人们 在图像压缩领域 的各种应用 需 J E)
0.o 4 ol 2 6 5 9 6 29 9 8 3 3 7 0.6 8 4l 8 42 7 2 6 6 1 4 8 23 .7 2 3 6 5 8 8 8 O 82 2 6 2 9 7 5 .l 6 1 4 2 7 9 O 68 4l 8 4 8 4 5 0.2 7 8 5 4 O O 7 0 6 4 7 7 l 8 96
P R —p ) C D o t 算法思想 , 计算码块位流在每一层上 的截 断点。将 所有码块位流按照截断点分层组织,形成 具有不 同质量级 的
将被编码 的 S i s z比特无符号图像样值 向 D c级移动 ,使其位
于 0值附近 。这个 算法使 小波变换后 的系数取正值 和取 负值 的概率基本相等, 提高后续的 自适应熵编码的效率 。 2 2 分量变换 .
Y2) (n =X(n +B Y 2 一 ) Y(n 1] 2 ) [ (n 1 + 2 + )
分量 ( 如彩色图像的红色 、 绿色和蓝色) 分量之间存在一定的 。
作者简介 :潘俊 杉, , 女 湖北孝感人 . 本科 , 教师 , 。 助教

Y的偶下标的值与 F T低通滤波输 出相等 ; w Y的奇数 下标 的值与 高通 FT滤波输 出相对应 。提升 参量 Ⅱ, Y和 6 W B,

JPEG2000图像编码系统理论与应用.

JPEG2000图像编码系统理论与应用.

JPEG2000图像编码系统理论与应用日期: 2010-1-17 20:48:26 浏览: 19 来源: 学海网收集整理作者: 佚名JPEG2000图像编码系统理论与应用摘要JPEG2000是新一代静止图像压缩标准,它提供了一个新的框架和一个综合性的工具箱,以便于更好地解决人们对数据压缩的要求。

它提供了广泛的功能,如无损和有损编码,嵌入式损耗到无损编码,分辨率和质量的可扩展性,高质量,高压缩效率,错误恢复能力和感兴趣区域(ROI)的编码。

结果表明,JPEG2000标准确实优于建立图像压缩标准。

总体而言,JPEG2000的标准提供了丰富的功能,一个非常有效的方式和范围内统一的算法。

由于技术的迅猛发展,它的价格有时带来不少压力,但这不应视为弊端。

一. 引言国际标准JPEG2000是代表图像压缩技术在图像编码系统的优化,不仅提高效率,而且在网络和移动环境的可扩展性和互操作性的发展。

数字图像已经成为互联网不可分割的一部分,JPEG2000也是一个能提供设计和网络图像应用的强大新工具。

随着多媒体和互联网应用对图像编码技术的需求不断增长和发展,自1997年3月起,需要发展一个新的静态图像压缩标准。

JPEG2000是JPEG工作组制定的最新的静止图像压缩编码的国际标准,标准号为ISO/IEC 15444(ITU-T T.800),并于2000年陆续公布。

第1部分是标准的核心编码系统,是由有限数字的编码算法组成,以便提供最大限度的交流。

第2部分是编码扩展,规定了核心编码不具备的功能扩展。

显然,第2部分将无法被第1部分的解码器译码。

作为一个例子,第2部分包括DC电平位移,多种分量变化,网格编码量化,用户定义的小波,任意小波分解,一般基本压缩比例的感兴趣区域编码和良好的抗误码性方案(图1)。

它实际上是一个对各种专门技术所应用的工具箱。

第3部分所定义的运动JPEG2000(MJ2或MJP2),是根据第1部分JPEG2000的。

新一代静止图像压缩标准JPEG2000

新一代静止图像压缩标准JPEG2000

随着网络 普及 和 多媒体 概念 深 入人 心 ,人 们对 铂像 质量 、文档 尺寸 和图像读 取 速 度的要 求越 来越
标 准 , 之所 以比 JE 它 P G标 准优越 , 主要 是不 再 采用 离散 傅立 叶变换 ( C 算法 为 主的 编码方 法 , D T) 改用 以离散 小波 变换 ( WT)算法 为主 的多 解 析编 码 方 D 法。 DWT打破 了传统 D CT的局 限性 . 以变化 的局 并 部化格 式 , 赢得 了“ 数字显微 镜” 美誉 。它 在高频部 的 分使 用短 窗 , 频部 分使用 长 窗 , 低 如同有 变焦作 用 的 镜头 一样 , 既能 看清 森幸 ( I 图像 或信 号概 貌 ) 又能看 ( , 清树 术 ( 图像或信 号细 节) 。 JE 2 0 基 本 系 统 框 图 如 图 1所 示 。 P G 00 J E 0 0以 D P G2 0 WT、 量 量 化 、 下 文 建 模 和 算 术 标 上 编 码后压 缩率 分 配为基础 ,首先 把原 始 图像 分解 成 几 个 图像 成分 ( 彩 色 图像 可 分 为 R、 和 B 如 G 3种成
I O /I U- tn a d f r s l i g c d n 也 h g e o S 丁 T sa d r o t l ma e o i g i i h r c mp e so a e n r si n r t a d mo e e - r x c l n efr n c e o s te f cs e l t p ro ma e b c me o u Th s p p r ams a r v dn n r d c i n t c h i a e / tp o i ig a i t u t o n o o h a i rn i l s o t e b sc p i cp e f血 e c d g s se a d s me n w e tr s o P o i y t m n o e f au e f J EG2 0 . n 0 0 Ke wo d J E y rs P G J EG. S h E 4 P P L G- NG

新一代静止图像编码系统——JPEG2000

新一代静止图像编码系统——JPEG2000

委 员 会 ) 希 望 这 个 新 的 图 像 压 缩 系统 能 够 适 用 于 不 同类 型 的 静 止 图 像 ( 灰 度 图像 、彩 色 图像 、 多 分 如 量 图像) 以及 具 有 不 同 特 征 的静 止 图 像 ( 自然 图 像 、 合 成 图 像 、 医 学 图 像 、 遥 感 图像 等 ) 并 且 在 不 如 , 同应 用 场 合 ( 客 户 / 务 器 模 式 、 实 时 传 输 、 数 字 图像 检 索 等 ) 得 比 J E 更 好 的 压 缩 性 能 , 这 种 编 如 服 获 PG 码 系统 能 在 甚 低 比特 率 压 缩 时 提 供 良好 的 率 失 真 特 性 和 主 观 视 觉 质 量 , 以及 其 它 很 多优 点和 功 能 。 IO( 际标 准 组 织 ) E ( 际 电工 协 会 ) J C1S 9附 属 委 员会 ) G1( 作 组 1 S 国 / C国 I 的 T /C2 ( / W 工 )进 行 了标 准
1 J G组 织 及 J E I PE 0 0 准 PE P G ̄I : J G2 0 标
自从 8 年 代 中 期 , 国 际 电工 协 会 ( C 和 国 际 标 准 化 组 织 (S 成 立 了联 合 图 像 专 家 组 , 制 定 了 0 I ) E I O) 黑 白和 彩 色 图像 压 缩 的 国 际 标 准 一J E P G, 这 个 联 合 图像 专 家 组 就 是 J E 组 织 (on h tga hc PG J itP oo rp i E p r o p 。J E 标 准 相 当于 I O/ C 国际 标 准 1 9 8 1 在 比较 了 一 系 列 压 缩 算 法 后 ,J E x et Gru ) P G s S I E 02 — , PG 成员在 18 9 8年 选 择 了 以离 散 余 弦 变 换 DC 为 核 心 的 编 码 方 法 。 从 1 8 T 9 8年 到 1 9 9 0年 ,J E 成 员 继 PG 续对 算 法 进 行 仿 真 、 测 试 和 证 明 。J E 在 1 9 PG 9 1年 成 为 国 际 标 准 草 案 , 1 9 9 2年 成 为 国 际 标 准 …。

jpeg2000标准

jpeg2000标准

jpeg2000标准JPEG2000标准。

JPEG2000是一种无损和有损压缩图像的编码系统,它是JPEG标准的进化版本。

JPEG2000的设计目标是提供更高的压缩效率和更好的图像质量,同时还具有更多的功能和灵活性。

本文将对JPEG2000标准进行详细介绍,包括其特点、优势以及应用领域。

JPEG2000标准采用了一种全新的压缩算法,与传统的JPEG相比,它具有更好的压缩效率和更高的图像质量。

JPEG2000支持无损压缩和有损压缩,可以根据不同的需求选择合适的压缩模式。

在无损模式下,JPEG2000可以实现无损压缩,保留图像的所有细节和精度;在有损模式下,可以根据需要调整压缩比,实现更高的压缩比和更好的图像质量。

除了更好的压缩效率和图像质量,JPEG2000还具有更多的功能和灵活性。

它支持多分辨率表示,可以根据需要对图像进行分辨率的缩放和重构,适应不同的显示设备和网络带宽。

此外,JPEG2000还支持透明度和通道表示,可以对图像的透明部分进行精确的编码和传输,适用于需要透明效果的图像应用。

在应用领域上,JPEG2000具有广泛的应用前景。

由于其优秀的压缩效率和图像质量,JPEG2000在数字影像、医学影像、卫星遥感、印刷和出版等领域都有着重要的应用。

在数字影像领域,JPEG2000可以实现更高质量的图像传输和存储,适用于数字电视、视频监控、远程医疗等应用;在医学影像领域,JPEG2000可以实现医学图像的高质量传输和存储,适用于远程会诊、远程诊断等应用;在卫星遥感领域,JPEG2000可以实现遥感图像的高效压缩和传输,适用于地理信息系统、环境监测等应用;在印刷和出版领域,JPEG2000可以实现高质量的图像存储和交换,适用于数字出版、网络出版等应用。

总之,JPEG2000标准是一种具有优秀压缩效率和图像质量的编码系统,具有更多的功能和灵活性,适用于多种应用领域。

随着数字化技术的不断发展,JPEG2000标准将会在图像编码和传输领域发挥越来越重要的作用,为用户提供更好的图像体验和服务。

JPEG2000

JPEG2000

: P G 00 2 .J E 20 圈蠢压缩的原理 : 和特点

图 2 ,E P G渐 变
下图 是 L T c 公 司对 同一 幅原 图像分 别进 行 小 渡变 换 ua e h r {PG O 0和 离散 余弦 变换 ( E ) JE 2O ) J G 的结 果 .其 中 图 5 P 为原始
人 们 也要 求 高效 优 质 的 图 形 R I O 区域 具 有较高 的质量 可 预 料 作 为 新 一 代 的 图像 压 缩 标 准 图 像 格 式 .
面对 这样 的要 求 JE PG相关 的机 构和 一 些公 司开始 进行 JE 20 必 将在 图像 处理 和传 递领 域 内发挥 十分 重 要的作 用 PG 0 0 JE 2 0新 标 准 的研究 和制 定 工作 。 PG O 0 目前 已经 达到较 为 成熟 的 E 20 不 再使 用 88 素分块 和 离散 余弦 变换 对 匪像 G 00 x像 进行 处理 而 采 用了对 图像 进行 不 同分辨率 金 字 塔形 的存贮 对 图像 进行 小波 变换 Wae t Taso ai l c v ls r fr t n 的方法 .避 e p m o 同时借 助小 波变 换的 优 良特 性 使 图像 可 以根 据需要 恢 复成 不 同 的分 辨 率和数 据 量 其细 节保 真 程度 明显 优于 同等压 缩率 的 JE PG图像 按 照 用户 的需 求 .甚 至可 对 图像 的 某 个 区域进 行 高分 辨 率 恢复 .而 其他

图 3,E 局部 8 区域 PG 坩 : 域 等领 : 应 用和 传递 . 像 水准 . 免 了原 来 JE PG的分块 边界 效 应
迅 速扩 展 . 方面 . 固特 网上 传递 波变换所获得的图像质量与原始图像很接近 . 在 而经过D T C 变换 图7 图8 和 为 ‘ 兴 趣 区域 cO = Rgo fIeet 感 I R e i O n rs) n t 的 处理效 果 .其 中:图 7 原 始图像 (6K ) 图 8 为 78B 为经 过小 波

静态图像压缩的新标准JPEG 2000

静态图像压缩的新标准JPEG 2000

静态图像压缩的新标准JPEG 2000
王永刚;胡涛;薛延学
【期刊名称】《印刷技术》
【年(卷),期】2001(000)034
【摘要】@@ 近年来,随着计算机技术、网络化技术的飞速发展,异地印刷、按需印刷、网络出版、跨媒体出版等全新的印刷出版形式正逐渐由理想转变为现实.从事印刷出版工作的人们对计算机数字图像格式、图像存储与传输的概念有了越来越清楚的认识.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】王永刚;胡涛;薛延学
【作者单位】西安理工大学印刷包装工程学院;西安理工大学印刷包装工程学院;西安理工大学印刷包装工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS801.8
【相关文献】
1.HEVC静态图像压缩与JPEG2000性能比较与分析 [J], 林子明;梁利平
2.基于ADV212的JPEG2000静态图像压缩系统设计 [J], 刘永征;刘学斌;胡炳樑;段晓峰
3.基于JPEG2000的静态医学图像压缩设计方案 [J], 卫俊霞;焦国华;高晓惠
4.静态图像压缩--从JPEG到JPEG-2000 [J], 臧景峰;崔春姬
5.JPEG 2000静态图像压缩/解压软件的实现 [J], 葛翔
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JPEG2000——图像压缩的新革命顾爱军摘要:随著多媒体应用领域的扩展,新一代的静态影像压缩技术JPEG 2000应运而生。

JPEG 2000比JPEG有着更好的压缩下的表现,本文从JPEG 2000的原理、JPEG 2000与JPEG 的比较、应用产品、研究方向和未来展望等几方面对JPEG 2000进行了阐述。

JPEG 全名为 Joint Photographic Experts Group,它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态影像压缩标准制定的委员会。

它制定出了第一套国标静态影像压缩标准:ISO 10918-1,就是我们俗称的 JPEG。

由於JPEG优良的品质,使得它在短短的几年内就获得极大的成功,目前网站上大部分的图像都是采用JPEG的压缩标准。

然而,随著多媒体应用领域的扩展,传统JPEG压缩技术已无法满足人们对多媒体影像资料的要求。

因此,更高压缩率以及更多新功能的新一代静态影像压缩技术 JPEG 2000 就应运而生了。

JPEG 2000,正式名称为 "ISO 15444" ,同样是由JPEG 组织负责制定的。

自1997年三月开始筹划,但这几年间,在算法选取问题上耽误了不少时间。

2000年 3 月的东京的一个会议上,可能是由于数字照相机厂商们施加压力,规定基本编码系统的最终协议草案提前出台, JPEG2000 正式诞生。

一、JPEG2000的原理:JPEG 2000 与传统 JPEG 最大的不同,在于它放弃了 JPEG 所采用的以离散馀弦转换(Discrete Cosine Transform) 为主的区块编码方式,而改为采用以小波转换(Wavelet transform) 为主的多解析编码方式。

简单原理如下:JPEG2000的编码、解码框图:编码过程如下:(1)将有多个颜色分量组成的图像分解成单一颜色分量的图像。

分量之间存在一定的相关性,通过分解相关的分量变换,可减少数据问的冗余度,提高压缩效率;(2)分量图像被分解成大小统一的矩形片——图像片。

图像片是进行变换和编解码的基本单元;(3)每一个图像片进行小波变换。

产生多级系数图像。

这些不同级数的系数图像可以重构出不同分辨率的图像;(4)多级分解的结果是由小波系数组成的多个子带。

他们表示图像片中局部区域(而不是整幅图像)的频率特性;(5)对系数子带进行量化,并且组成矩形数组的“码块”;(6)对一个码块中的系数位平面(也就是一个码块中整个系数中具有同样权值的那些位)进行嫡编码;(7)相对于图像的背景区域,可以对感兴趣区域进行更高质量的编码;(8)通过在位流中加入掩码来增加抗干扰性;(9)在每一个码流的最前部都有一个头结构,他描述的是源图像的属性,各种分解情况和编码风格。

这个头结构可以用来进行定位、抽取、译码和重构图像,得到的图像可以具有所期望的分辨率、重现精度、感兴趣的区域或是其他特性。

编码过程主要分为以下几个过程:预处理、核心处理和位流组织。

预处理部分包括对图像分片、直流电平(DC)位移和分量变换。

核心处理部分由离散小波变换、量化和嫡编码组成。

位流组织部分则包括区域划分、码块、层和包的组织。

二、JPEG2000的优点:1、低码率下的超级压缩性能。

目前的JPEG标准(ISO10918一l)在中高码率下提供了比较好的率失真性能但是在低码率条件下(比如对于细节丰富的灰度图像使用低于0.25bps的码率),它提供的主观图像质量往往让人无法接受。

JPEG2000将提供低码率下的超级性能,并且在码率下降的同时率失真(Rate一Distortion)性能仍能保持最优。

这是JPEG2000最重要的特点。

2、连续色调和二值压缩。

JPEG2000可以使用相似的资源在一个标准编码系统中实现对连续色调图像和二值图像的压缩。

并且对每一个彩色分量,都能使用可变动态范围(如1-16 hit)进行压缩和解压缩。

3、无损和有损压缩。

在一个JPEG2000码流中,可以同时存在有损压缩和高性能的无损压缩数据,并且对图像的无损恢复可以利用层进式解码自然得到。

4、根据像素精度和分辨率的层进式传输。

这一特性允许图像重建根据目标设备的需要,按不同(递增的)的空间分辨率和像素精度进行。

5、固定码率、固定大小。

固定码率是指对一定数量的输人比特和输出比特的数量等于(或小于)一个特定值,这一特性允许解码在有限带宽的信道中实时进行。

固定大小是指对整个图像的编码码流大小固定,这使拥有有限内存空间的硬件(如扫描仪)可容纳整个编码码流而不需区分具体图像。

6、对比特流的任意访问和处理。

JPEG2000允许用户在比特流中定义特殊区域(Region of Interest,ROI),并对该区域进行任意的访问和处理。

用户不仅可以使用比图像其它部分小得多的失真度对该区域解压缩,而且可以在压缩情况下对该区域进行翻转、缩放等几何操作。

7、有效抑制比特误码。

JPEG2000的码流设计可以有效地抑制比特误码。

在无线通信信道中,恰当的码流设计可以帮助纠正解码错误,对重建图像质量是非常重要的。

8、基于内容的描述。

JPEG2000允许在压缩的图像文件中含有对图像内容的说明,这是因为除了存储和传输之外,允许用户在一个大的数据库中迅速找到感兴趣的图像也是图像处理中一个非常重要的问题。

9、图像安全保护。

JPEG2000允许通过水印、标签、冲压、指纹、加密和加扰等方式对数字图像进行保护。

水印和指纹都是在图像内部设置的不可见标记;标签已经在SPIFF中实现,但它必须易于和JPEG2000的图像文件一起传输;冲压是显示在图像上的标记,只能通过特殊方式清除;加密和加扰可以对全部图像文件或其中的一部分进行,以避免对图像的未授权使用。

三、JPEG2000与JPEG的性能比较1、抗误码性能的比较由于JPEG编码是基于分块的DCT和可变长编码,每隔N个码块放置重同步标志(N在编码时选取),当发生错误时,所有正在编码的信息将丢弃,直至下一个有效的开始标志到来。

因而一些码块丢失,译码器将停止译码,从而重构的图像会有大片的空白;即使使用重启标志也会有空白带。

JPEG2000无论如何都能解压一幅图像,只不过质量有所降低。

2、压缩性能比较用JPEG2000的VM8.5校验模型和通用的JPEG程序分别压缩一幅8位的Lena 灰度图像,在不同比特率时的信噪比特性如图所示。

显而易见,JPEG2000的压缩性能优于JPEG。

在比特率大于0.5bpp时,对JPEG2000压缩的图像,虽然PSNR 不高,但失真较小。

当比特率小于0.5bpp时,JPEG2000压缩的图像仍能保持较高的质量;而JPEG压缩的图像却有明显的方块效应和蚊式噪声。

一般来说,JPEG 压缩的比特率不低于0.1bpp,JPEG2000能达到0.025bpp甚至更低。

3、编码、译码时间比较虽然JPEG2000的压缩性能好,但其代价是算法较JPEG复杂,所需内存开销大,执行时间长。

通常对编码器,JPEG2000的内存需求和执行时间要分别比JPEG 大40和34倍。

下表为二者编码所需时间的比较。

四、JPEG2000的应用产品:以下介绍一下几个处理JPEG2000的软件:1、LURAWAVE SMARTCOMPRESS。

JPEG2000的编码算法确定下来以后,LURATECH 公司的行动最早,可以说步伐也迈得最快。

建立在小波转换压缩算法的基础上,LURATECH公司推出了一系列相关软件,包括独立应用软件、软件开发包、ABOBE PHOTOSHOP专用插件等。

本软件是JPEG2000应用软件,功能比较强大。

另外还可以为图象加上密码,如果没有密码却要打开图象,那么所看到的图象就好象经过高度模糊化处理的图片。

2、 JPEG2000 CODEC - CONSOLE APPLICATION(BETA)。

来自IMAGE POWER 公司。

根据该公司单方面介绍,该软件具有以下特点:⑴、该软件体现了新一代色彩压缩科技成果。

⑵、允许用户在非商业场合免费使用。

并声称在保持图片高质量的同时,能够灵活调整压缩比。

3、IDE--LWF。

看图软件ACDSEE的LWF插件,该插件要求ACDSEE为3.0以上版本,同时支持把其他的图象文件格式转换为LWF格式,转换后的图象具有JPEG2000的特性。

JPEG2000相关的处理软件还有不少,随着JPEG2000最终技术标准的推出,会有越来越多的厂商参与JPEG2000相关软件的开发工作。

五、JPEG2000的研究方向JPEG2000可以说是近十几年来小波理论和应用研究在工程实践中的一个具体结晶。

由于小波压缩技术在消除方块效应和蚊式噪声的特殊性能和良好的率失真品质,基于小波的图像压缩研究一直在不断进行。

今后对于JPEG2000主要有以下几个研究热点问题。

1、视频图像压缩算法研究即运动JPEG2000。

如基于空域运动补偿的小波视频编码,基于运动补偿的三维小波视频编码等。

由于这些算法在甚低比特率时,其主观品质和客观品质都要优于MPEG2,因此一直是国外的研究热点之一。

2、基于小波图像压缩新技术的研究。

虽然小波图像压缩技术已取得很多成果,但目前尚无一种方法可以利用小波系数的所有统计特性。

因此小波图像压缩新技术的研究,目前和未来很长时间仍将是研究热点。

3、充利用人的视觉生理特性。

虽然JPEG2000考虑了人眼的视觉频率响应特性,并提出了一些模型,但这些对所有图像并不可能完全适用。

因此进一步考虑人对图像的心理感知特性有可能进一步提高JPEG2000的压缩性能。

4、高效的抗误码技术研究。

虽然JPEG2000采用了容错信源编码技术,但此技术必然牺牲部分压缩效率。

随着无线通讯、网络技术的进一步发展,高效的容错编码技术研究将是未来一段时间的研究重点。

六、JPEG2000的未来展望JPEG 2000的应用领域可概略分成两部分,一为传统JPEG的市场,像扫描仪,数码相机等,一为新兴应用领域,像网络传输,无线通讯,医疗影像等。

作为一种新型图象压缩技术标准,JPEG2000采取了先进的设计思想与优秀的几何算法,和传统的图象压缩方式相比,不能不说是一次图象压缩史的革命,同样也是在WEB上进行的一次革命。

没有人可以忽视JPEG2000的巨大影响,其涉及到的领域也会越来越广。

目前对于JPEG2000最为狂热的是数码相机厂商,他们希望JPEG2000能有效地解决数码摄影面临的海量数据压缩问题,从而为自己的产品推广铺平道路。

当然,对其他很多领域来说,JPEG2000的正式标准的颁布也绝对会是个好消息。

纵观当前对图象压缩的需求,JPEG2000的成功将是历史的必然。

JPEG2000将不断走向成熟,得到完善与发展。

总有一天它会成功地走到图象压缩舞台的最前沿。

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