先进的静态图像压缩编码标准：jpeg2000 特征及实现简述

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1、先进的静态图像压缩编码标准：JPEG2000特征及实现简述随着计算机多媒体技术的不断发展，及其在X络上越来越广泛的应用，图像压缩技术不仅单一的要求优异的压缩性能，还对多种传输、无损有损压缩、随机访问处理等多个方面提出需求，在这种情况下，“联合图片专家组（JPEG）”推出了新一代的静态图像压缩系统——JPEG2000。本文将简要的介绍JPEG2000的特征和实现方式，并比照早先的JPEG标准来阐述新一代压缩标准的优越性。关键词：JPEG2000；离散小波变换；算术编码1.引言　　JPEG2000是关于静态图像压缩的国际标准。JPEG是JointPhotographicExpert

2、sGroup（国际图片专家组）的缩写，它是一个在国际标准组织（ISO）下专门从事静态图像压缩标准制定的委员会。由它制定的图像压缩标准：ISO10918-1就是大家熟知的JPEG标准。而所谓“联合”是指JPEG2000既作为ISO/IEC标准，又作为ITU-T建议被发布。ISO/IEC是InternationalOrganiztionforStandardization/InternationalElectrotechnicalmission（国际标准化组织/国际电工技术委员会）的缩写，ITU-T是InternationalTelemunicationsUnion–Termina

3、lSector（国际电信联盟－终端部门）的缩写。　　由于JPEG标准优异的压缩性能和良好的画面质量，使其在短短的几年内就获得了巨大成功，目前X络上绝大多数的图像都使用这种压缩标准。然而随着多媒体领域的快速发展，JPEG标准已经无法满足用户的需要，在这种情况下，JPEG2000图像压缩标准就诞生了。它的出现正是为了满足由于多媒体领域快速发展所催生出的对图像压缩技术的新需求，同时也在某些方面弥补了JPEG压缩标准中表现出来的不足。　　自1997年3月起，JPEG图像压缩标准委员会开始酝酿制定新一代的图像压缩标准——JPEG2000，并发起“技术征稿”。同年11月，在悉尼对所收集到的

4、压缩技术进行了评估，一个关于JPEG2000需求的特别组织成立，任务是创建并维护JPEG2000的需求文档。经过多次的会议讨论、改进，在2000年3月的东京会议，确定了彩色静态图像的新一代编码方式——JPEG2000图像压缩标准的编码算法。国际标准化组织的YK），JPEG2000支持多大16384分量的图像。分量渐进性就是控制不同分量数据的解码顺序。例如，利用该性质，图像的灰度级部分可以先被解码，然后解码彩色部分，接下来是文本等等。　　JPEG2000具有的这四维渐进性可以说是功能强大，不过还不仅仅如此，这四维渐进性可以在单一码流中混和匹配。例如，首先接收到的图像信息是一个低质

5、量、灰度、低分辨率的缩小图像；随后跟进的数据是彩色信息，使得分量信息提高；接下来接收到的数据可能会使分辨率提高，使得图像尺寸变大；然后可能继续提高图像质量。如此进行，直到得到全部的图像数据，解压出最佳（或无损）的图像。　　5)低位深度图像：二进制值分量（或者具有二进制值的分量拼接块）能够使用JPEG2000压缩。这种二进制数据的无损压缩可以通过将比特深度设置成1，小波变换设置为0级来实现。这样的设置就是不执行小波变换，二进制图像被当作单一分辨率下的单一位平面处理。该方法牺牲了质量和分辨率上的可伸缩性，保留了空间随机访问的能力。6)感兴趣编码区域：由于JPEG2000拥有了前面所

6、述的随机访问码流的特性，使得用户可以任意定义图像的感兴趣区域，在压缩的时候，可以单独指定这个区域的形状和压缩质量。解压缩时，也可以对该区域单独指定解压缩质量。JPEG2000具有这样的特性来自于编码块的独立性。这方面的详细内容，将会在后面实现与核心算法部分中，从技术的角度更加明确的阐述。7)较强的容错性：对于一个先进、复杂、高效的图像压缩系统，具有相当的容错性是非常必要的。比如在无线通信中，传输错误数据的可能性是很高的，如果没有一定的容错性，结果将很难被用户接受。　　JPEG2000在很多领域具有很高的应用价值，包括互联X、打印、传真、扫描、通信、医疗等等。例如，JPEG200

7、0具有无损压缩能力，使得它在一些对图像质量要求极高的医疗领域的应用变为可能，而JPEG则受到其压缩图像质量的影响，无法在这些领域得到应用。不过，JPEG2000较高的复杂度也使得它不适合某些领域的应用。粗略的估计，JPEG2000的复杂度要比JPEG高出5～6倍。4.JPEG2000的基本框架实现以及核心算法我们首先介绍一下JPEG2000系统的基本结构框架，如图：　　JPEG2000的编码器首先对图像数据进行正向的离散小波变换，得到的小波变换系数将进行量化处理，得到的数据再进行熵编码，就得