基于jpeg2000的roi编码技术.研究与应用

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1、同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者虢巧乞辔尹护o》辱生艮第l章绪论第1章绪论1．1课题研究背景以及应用意义随着多媒体和网络技术的发展，人们对数字图像在质量、大小和应用上提出了更高的要求，希望能够用有限的空间和带宽资源存储与传输大幅图像，并根据实际需要，获得

2、不同分辨率或质量的重构图像。在早期的JPEG标准中不能灵活的实现图像压缩的实时需要，为了弥补JPEG标准的不足，适应现代图像压缩的需要，联合图像专家组(JPEG)为了更好地满足人们在图像压缩领域的各种应用需求，于2000年12月推出了新一代的静态图像压缩标准——JPEG2000(ISO15444)【l，2l。JPEG2000之所以相对于现在的JPEG标准有了很大的技术飞跃，就是因为它放弃了JPEG所采用的以离散余弦变换(DCT)算法为主的区块编码方式，而改用以离散小波变换(Discretew

3、aveletTr锄sfo珊，DwT)算法为主的多解析编码方式。离散小

4、波变换算法是现代谱，分析工具，在包括压缩在内的图像处理与图像分析领域J下得到越来越广泛的应用[3I。这种算法对于时域或频域的考察都采取局部的方式，所以对于非平稳过程也一样十分有效。小波在信号分析中对高频成分采用由粗到细渐进的时空域上的取样间隔，所以能够像自动调焦一样看清远近不同的景物，并放大任意细节，是构造图像多分辨率的有力工具。感兴趣区域编码是JPEG2000支持的新功能之一【9

5、。在许多应用领域中，如遥感图像和医学图像存储和传输等，重要的信息是分布在总图像区域中若干个任意形状的区域内，我们将这些重要区域称为感兴趣区域(Re西on．0f-Interest，R

6、OI)【loJ。这些区域需要保证一定的高重建质量，而剩下的区域可采用低质量重建。由于JPEG2000采用的离散小波变换，其小波系数具有区域性质，而一些整型小波变换可以进行无损编码，因此JPEG2000就可以对ROI进行无损编码。由于这些原因，采用JPEG2000标准进行感兴趣区域编码是非常合适的。对于感兴趣区域(ROI)的提取上，边缘检测是图像处理与识别中最基础的内容之一，一幅图像就是一个信息系统，其大量信息是由它的轮廓边缘提供的[20I。因此，边缘提取与检测在图像处理中占有很重要的地位，其算法的优劣直接影响着所研制系统的性能。现有诸多边缘检测的方法各有其特点

7、，同时也都第l章绪论存在着各自的局限性和不足之处，因此图像的边缘检测这个领域还有待于进一步的改进和发展。目前图像处理大多数都是针对数字图像，本文着重对数字图像中几种具有代表性的边缘检测算法进行软件实现，并对其进行分析比较，以便为其在实际应用中更好地发挥特长以及新算法的研究提供衡量尺度和改进依据。图像的特征指图像场中可用作标志的属性，而图像的边缘是图像最基本的特征。在数字图像中，所谓边缘是指其周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合。由于物体的边缘是由灰度不连续性所反映的，因此一般边缘检测方法是考察图像的每个像素在某个领域内灰度的变化，利用边缘邻近一阶或

8、二阶方向导数变化规律来检测边缘，这种方法通常称为边缘检测局部算子法。图像边缘具有以下几个重要特征：1、边缘处像素灰度值变化呈不连续性；2、边缘两侧具有不同的纹理特征；3、边缘处像素灰度值具有方向性。边缘检测就是从图像中抽出线，检测出图像边缘或抽出图像轮廓。边缘检测微分算法常用的有Robert算子，Sobel算子，Prcwitt算子，高斯拉普拉斯算子以及canny算子、灰度形态学和二值形态学边缘检测【21I。基于上述原因，本文把JPEG2000标准的关键技术之一⋯RoI区域处理作为研究课题，研究了大多数JPEG2000分析资料中很少提及的ROI功能。同时研究了多

9、区域多质量的图像压缩算法，期望通过研究与实现，来跟踪当代先进的图像压缩编码技术，为今后的图像压缩技术的进一步研究做准备。JPEG2000静态图像压缩标准ROI技术的研究与实现图像编码的一系列国际建议的提出标志着图像编码技术已经成熟，开始由大学的实验室走向产业化，其中包含着巨大的商业利益。图像编码技术的突破对rr技术的各个方面有巨大的影响，可以促使现有信息产业的结构发生巨变。由于图像编码体系应用在于rr技术的各个方面，具有很大的经济价值，成为各方面争夺的焦点，谁掌握了它就拥有了具大的利益。可以想象到掌握核心的知识产权带来多大的收益，目前我们应该多开发此类的核心技

10、术，才能在将来的科技、经济竞赛处于有利