1第第8章章图像压缩图像压缩8.18.1 基本概念基本概念8.28.2 图像压缩模型图像压缩模型8.38.3 信息论基础信息论基础8.4 8.4 方法方法2第第8章章 图像压缩图像压缩l图像压缩的必要性图像压缩的必要性计算机图像处理中的数字图像其灰度多数用计算机图像处理中的数字图像其灰度多数用8bit8bit来量化，一幅最来量化，一幅最简单的黑白照片简单的黑白照片,若按若按512512512512点阵取样点阵取样,表示这幅图像的二进制数表示这幅图像的二进制数据量：据量：而医学图像处理和其他科研应用的图像的灰度量化可用到而医学图像处理和其他科研应用的图像的灰度量化可用到12bit12bit以以上，所需数据量上，所需数据量:遥感图像如遥感图像如SARSAR图像用图像用8bit8bit量化，量化，100100公里公里*100100公里，公里，10m10m分辨率的分辨率的图像的大小为图像的大小为10000100001000010000这样一个地区的图像需这样一个地区的图像需10108 8B=100MBB=100MB以上以上这无疑对图象的这无疑对图象的存储存储、处理处理、传送传送带来很大的困难带来很大的困难。
1024 1024 12121.5MbitMByte512 512 82256MbitKByte动态视频数据量更大动态视频数据量更大数字高清：数字高清：1080i/50Hz1080i/50Hz19201920*10801080*2424*50=2 488 320 000=2.5Gb/s50=2 488 320 000=2.5Gb/s视频信号的传输率约为视频信号的传输率约为2.5GB/s2.5GB/s这样大的数据量不仅超出了计算机的存储和处理能力，更是当前通信信道的传这样大的数据量不仅超出了计算机的存储和处理能力，更是当前通信信道的传输速率所不及的因此，为了存储、处理和传输这些数据，必须进行压缩输速率所不及的因此，为了存储、处理和传输这些数据，必须进行压缩3传输 存储压缩解压介质压缩解压信道主要目的主要目的第第8章章 图像压缩图像压缩在保持一定图像质量的条件下，以尽可能少的比特数表示图像4l l 第第8章章 图像压缩图像压缩图像压缩的方法图像压缩的方法消除冗余数据，从数学角度看，将原始图像消除冗余数据，从数学角度看，将原始图像转化为从转化为从看尽可能看尽可能的数据集的数据集一般分为两类：一般分为两类：无损压缩无损压缩：在压缩和解压缩过程中没有：在压缩和解压缩过程中没有信息信息损损失失有损压缩有损压缩：能取得较高的压缩率，但压缩后不能：能取得较高的压缩率，但压缩后不能通过解压缩恢复原状通过解压缩恢复原状其它：如根据需要，即可进行无损，也可进行有其它：如根据需要，即可进行无损，也可进行有损压缩的技术；准无损技术损压缩的技术；准无损技术5l 图像压缩的理论基础图像压缩的理论基础信息论信息论图像处理的概念和技术图像处理的概念和技术l压缩方法压缩方法预测编码方法（对应空域方法）预测编码方法（对应空域方法）变换编码方法（对应频域方法）变换编码方法（对应频域方法）第第8章章 图像压缩图像压缩68.1 基础知识基础知识l数据冗余的概念数据冗余的概念数据是用来表示信息的。
如果不同的方法数据是用来表示信息的如果不同的方法，那么使用较多数据量的方法中，有些数，那么使用较多数据量的方法中，有些数据必然是代表了无用的信息，或者是重复地表示了其它数据已据必然是代表了无用的信息，或者是重复地表示了其它数据已表示的信息，这就是表示的信息，这就是数据冗余数据冗余的概念第第8章章 图像压缩图像压缩同量的数据可表达不同量的信息同量的信息可用不同量的数据表达冗余 数据表达了数据表达了无用无用的信息的信息 数据表达了数据表达了已表达已表达的信息的信息78.1 基础知识基础知识l数据冗余的数学量化数据冗余的数学量化如果如果b b和和b b代表两个表示相同信息的数据集合中所携载信息单元的代表两个表示相同信息的数据集合中所携载信息单元的数量，则数量，则b b表示的数据集合的表示的数据集合的相对数据冗余相对数据冗余R R定义为：定义为：压压缩缩率率：第第一一个个数数据据集集合合；第第二二个个数数据据集集合合；、表表示示同同一一信信息息量量；(8.1 2)bCbbbbb 11(8.1 1)RC 第第8章章 图像压缩图像压缩8l相对数据冗余和压缩率的一些特例相对数据冗余和压缩率的一些特例b b相对于相对于b bCR对应的情况对应的情况b=bb=b1 10 0第第1 1种表达相对第种表达相对第2 2种种表达不含冗表达不含冗余数据余数据b bb b1 1第第1 1种数据集合包含相种数据集合包含相当多的冗余数据当多的冗余数据b bb 4+7+14+7+1），），6464位数据时就需要位数据时就需要7 7位验证码（位验证码（2 27 764+7+164+7+1），大家可以），大家可以依此推算。
此时，它们的编码规则也与依此推算此时，它们的编码规则也与4 4位时不一样了位时不一样了21kkn其中：其中：k k代表验证码的个数，代表验证码的个数，n n代表数据位的个数代表数据位的个数47l汉明汉明(7，4)码码（19501950年年）：其编码由其编码由4 4数据比特到数据比特到7 7位，增加三个奇偶校验码汉明位，增加三个奇偶校验码汉明(7,4)(7,4)可以检可以检测并纠正测并纠正比特错误，且也能检测双比特错误；比特错误，且也能检测双比特错误；图像压缩模型图像压缩模型原数据流（原数据流（4bit)4bit)：32 10b b b b原数据流的原数据流的hamminghamming码（码（7bit)7bit)：12432 10bbhbhbh其中：其中：组成组成132023104210,hbbbhbbbhbbb 1243203 1 02 1 0,h hhb b bb b bb b b注注意意：和和分分别别是是位位字字段段，和和的的奇奇偶偶效效验验位位132023112404210,cbhbbcbbbchhbbb “一位错误一位错误”效验字效验字 的值就是错误发生的位置！的值就是错误发生的位置！42 1c c c42 1210011,min(011)(3)c c chamg 例例如如：如如果果的的值值为为则则码码中中发发生生错错误误的的位位为为第第3 3位位48l汉明汉明(7，4)码码应用举例：应用举例：图像压缩模型图像压缩模型原数据流（原数据流（4bit)4bit)：32 101101b b b b 原数据流的原数据流的hamminghamming码（码（7bit)7bit)：32 11402110 0101bb b bh hh 132023104211240111010011111111cbbbcbbbcbbbhhh 如果第如果第3 3个（从左到右算起）数据位在传输途中因干扰而变成了个（从左到右算起）数据位在传输途中因干扰而变成了1 1，即，即1 1 1 11 1 1010000 1检测时，检测时，42 1210(110)(6)c c c 纠错代码纠错代码 从高到低排列为二进制编码从高到低排列为二进制编码110110，换算成十进制就是，换算成十进制就是6 6，也就是说第也就是说第6 6位（从左到右算起）数据错了，而数据第位（从左到右算起）数据错了，而数据第3 3位（从左到右算位（从左到右算起）在汉明码编码后的位置正好是第起）在汉明码编码后的位置正好是第6 6位。
位42 1c c c498.4 图像压缩方法图像压缩方法1.无损压缩（Lossless Compression）:香农信息保持编码定理：508.4 图像压缩方法图像压缩方法1.无损压缩（Lossless Compression）:举例：算术编码算术编码 在信源各符号概率接近的条件下信源各符号概率接近的条件下，算术编码是一种优于Huffman编码的方法对整个符号序列整个符号序列编码，而不是对单个符号编码信源符号序列算术码字（0至1之间的实数间隔）510.068最终二进制码为？52算术编码 练一练练一练根据信源的概率分布进行算术编码已知信源的概率分布为 求二进制序列011的编码535210X538.4 图像压缩方法图像压缩方法2.有损压缩（Lossy Compression）:举例1：预测编码编码 利用邻近像素之间的相关性相关性，预测像素的灰度值，对实际值与预测值之间的误差值进行编码 差分脉冲编码调制 Differential Pulse Code Modulation，DPCM(帧内预测编码)54DPCM系统的组成 55通过分析可以得出以下结论：图像的相关性越强，压缩效果越好当某个阶数已使EeN,eN 1 0时，即使再增加预测点数，压缩效果也不可能继续提高。
56当前像素与邻近像素的位置关系57常用预测器方案 前值预测：用x0同一行的最近邻近像素来预测 =x0 一维预测：如图中的x1、x5二维预测：如图中的 x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7等x 58示例：JPEG预测编码598.4 图像压缩方法图像压缩方法2.有损压缩（Lossy Compression）:举例2：变换编码编码 二维离散小波变换小波分析是小波分析是20世纪世纪80年代开始逐渐发展成熟的应用数学的一年代开始逐渐发展成熟的应用数学的一个分支主要特点：主要特点：对时间（二维信号为空间）对时间（二维信号为空间）-频率的双重分析和多分辨率分析能力频率的双重分析和多分辨率分析能力被誉为被誉为“数学显微镜数学显微镜”，在信号和图像处理等领域具有重要的，在信号和图像处理等领域具有重要的应用价值应用价值60二维离散小波变换定义二维离散小波变换逼近，并采用Mallat二维快速算法求解与DFT类似，可分离二维小波变换最终可转化为两次一维小波变换61图3.14 可分离二维小波变换的频率域分解（a）1层分解 （b）2层分解 （c）3层分解62逆变换63重构算法按相反的步骤进行 这样就构成了2D DWT的金字塔结构。
由于小波变换的理论和算法比较复杂，从应用的角从应用的角度看，请将注意力集中在用度看，请将注意力集中在用MATLAB对图像进行对图像进行小波变换和重构的实现过程中小波变换和重构的实现过程中64与小波函数有关的与小波函数有关的MatlabMatlab函数函数 WAVEINFO WAVEINFO函数：函数：提供小波工具箱中所有小波信息提供小波工具箱中所有小波信息WAVEFUN函数：函数：返回一维小波的小波函数和尺度函数（如果尺返回一维小波的小波函数和尺度函数（如果尺度函数存在的情况下）的近似值度函数存在的情况下）的近似值WFILTERS函数：函数：返回指定小波的分解和重构滤波器返回指定小波的分解和重构滤波器 65waveinfo(db);%显示显示db系小波信息系小波信息phi,psi,xval=wavefun(db2,10);%得到得到db2的尺度函数和小波函数的尺度函数和小波函数subplot(242);plot(xval,phi,k);%显示尺度函数显示尺度函数axis(0 3-0.5 1.5);axis square;title(db2 尺度函数尺度函数);subplot(243);plot(xval,psi,k);%显示小波函数显示小波函数axis(0 3-1.5 1.5);axis square;title(db2 小波函数小波函数);lo_d,hi_d,lo_r,hi_r=wfilters(db2);%得到得到db2的相关滤波器的相关滤波器subplot(245);stem(lo_d,ok);title(db2 分解低通滤波器分解低通滤波器);subplot(246);stem(hi_d,ok)；title(db2 分解高通滤波器分解高通滤波器);subplot(247);stem(lo_r,ok);title(db2 重构低通滤波器重构低通滤波器);subplot(248);stem(hi_r,ok);title(db2 重构高通滤波器重构高通滤波器);【例】构建滤波器66【例】对图像实现小波变换bior3.7是双正交样条小波对应的滤波器。
图像：wbarb.mat解】MATLAB程序如下：load wbarb;%从磁盘调入磁盘文件wbarb.matimage(X);%将矩阵X显示为图像.colormap(map);%配合函数image()画出连续的灰度图cA1,cH1,cV1,cD1=dwt2(X,bior3.7);%对X进行DWT，bior3.7是双正交样条小波对应的滤波器A1=upcoef2(a,cA1,bior3.7,1);H1=upcoef2(h,cV1,bior3.7,1);V1=upcoef2(v,cV1,bior3.7,1);D1=upcoef2(d,cD1,bior3.7,1);67figure;colormap(map);subplot(2,2,1);image(wcodemat(A1,180);title(Approximation A1)subplot(2,2,2);image(wcodemat(H1,255);title(Horizontal Detail H1)subplot(2,2,3);image(wcodemat(V1,255);title(Vertical Detail V1)subplot(2,2,4);image(wcodemat(D1,255);title(Diagonal Detail D1)Y=2.0*IDWT2(A1,H1,V1,D1,bior3.7);Y=imresize(Y,0.5);figure;image(Y);colormap(map);68图3.15 一层小波变换（a）原图像 （b）逆变换后的图像69图3.15 一层小波变换（c）一层小波变换的4个分量70小波变换应用示例 如何得到清晰图?71小波变换应用示例 直接将两图相加,问题问题?+72小波变换应用示例 多聚焦图像数据融合（图像复原）多聚焦图像数据融合（图像复原）利用小波变换，将图像分解为高频和低频的两类分量73小波变换应用示例 多聚焦图像数据融合（图像复原）多聚焦图像数据融合（图像复原）利用小波变换，将图像分解为高频和低频的两类分量分别融合两图的高频和低频的两类分量 如何融合?低频,高频分别相加?74小波变换应用示例 多聚焦图像数据融合（图像复原）多聚焦图像数据融合（图像复原）利用小波变换，将图像分解为高频和低频的两类分量分别融合两图的高频和低频的两类分量 低频,高频分别按不同规则融合 低频：低频：求平均/取最大值 高频：高频：线性加/领域方差加权平均的方法75小波变换域小波系数分析小波变换域小波系数分析 1 1.小波变换系数分析小波变换系数分析 76小波变换域小波系数分析小波变换域小波系数分析 2.2.小波变换系数分析小波变换系数分析 77小波变换域小波系数分析小波变换域小波系数分析 78小波变换域小波系数分析小波变换域小波系数分析 可基于离散小波变换实现图像的压缩可基于离散小波变换实现图像的压缩798.4 图像压缩方法图像压缩方法3.新型的图像压缩编码方法举例：分形编码（fractal coding）模型编码模型编码利用对图像建模的方法对图像参数进行估计。
由于参数的数据量远远少于图像的数据量，因而用模型编码对压缩数据量极其有效80分形(fractal)的基本概念 分形的基本思想来源于数学上对客观世界一些现象的自相似性描述分形是一种由许多与全局相似的局部所构成的形体81分形编码的效果分形编码的效果 分形压缩的发明者之一、美国分形压缩的发明者之一、美国GeorgiaGeorgia理工学院的数学家理工学院的数学家M.F.BarnslyM.F.Barnsly于于19881988年在年在BYTEBYTE杂志上利用分行方法对几幅简单杂志上利用分行方法对几幅简单的、具有明显相似特征的图像进行压缩，其压缩比达到的、具有明显相似特征的图像进行压缩，其压缩比达到1000010000：1 1目前采用的全自动的分形压缩，对灰度图像的压缩比可以达到目前采用的全自动的分形压缩，对灰度图像的压缩比可以达到4 4：1 1100100：1 1，对彩色图像的压缩比还要更高些对彩色图像的压缩比还要更高些美国美国IteratedIterated公司对分辨率为公司对分辨率为640640480480的彩色图像进行压缩，的彩色图像进行压缩，压缩比为压缩比为9292：1 1压缩时间为压缩时间为2 2分分2121秒，解压缩时间为秒，解压缩时间为2.42.4秒秒。
这种不对称性符合用户的要求这种不对称性符合用户的要求828.4 图像压缩方法图像压缩方法4.压缩编码标准 在静态图像压缩编码标准中，比较著名的有JPEG、JBIG等标准视频可看成是一幅幅不同但相关的静态图像的时间序列静态图像的压缩技术和标准可以直接应用于视频的单帧图像适用于静态图像的适用于静态图像的JPEG标准标准 新的新的JPEG2000压缩国际标准压缩国际标准83彩色与灰度图像压缩标准JPEG JPEG算法算法与系统 JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一个由ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准标准JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像84JPEG编/解码器算法框图85JPEG的视频应用与硬件实现 尽管JPEG标准是基于彩色静止图像压缩而提出的，但对于压缩视频的帧内图像也十分有效每秒可处理2700万个像素的单片JPEG编/解码器芯片，已能实时处理常规电视图像M-JPEG（Motion-JPEG）技术即运动静止图像压缩技术。
这种技术广泛应用于可精确到帧编辑和多层图像处理的非线性编辑领域M-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件和软件实现86新一代静止图像压缩编码标准：新一代静止图像压缩编码标准：JPEG2000JPEG2000概述概述87 随着多媒体技术应用的不断增加，图像压缩随着多媒体技术应用的不断增加，图像压缩技术要求具有较高的压缩性能，而且还要求有新技术要求具有较高的压缩性能，而且还要求有新的特征来满足一些特殊的要求为此，国际标准的特征来满足一些特殊的要求为此，国际标准化组织（化组织（ISOISO）指定了新一代静止图像指定了新一代静止图像压缩标准：压缩标准：JPEG2000JPEG2000通过对通过对JPEG2000JPEG2000中核心算中核心算法（法（EBCOTEBCOT）的分析，阐述了的分析，阐述了JPEG2000JPEG2000压缩标准压缩标准新的特征，以及与现有压缩标准相比显示出来的新的特征，以及与现有压缩标准相比显示出来的优越性能优越性能88 JPEG JPEG 全名为全名为 Joint Photographic Experts GroupJoint Photographic Experts Group（联合图联合图像专家组）像专家组），它是一个在国际标准组织，它是一个在国际标准组织(ISO)ISO)下从事静态图像压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标静态图像压缩标准：缩标准制定的委员会它制定出了第一套国标静态图像压缩标准：ISO 10918-1ISO 10918-1 就是我们所说的就是我们所说的 JPEGJPEG由于JPEGJPEG优良的品质，使优良的品质，使得它在短短的几年内就获得极大的成功，得它在短短的几年内就获得极大的成功，目前网站上百分之八十目前网站上百分之八十的图像都是采用的图像都是采用JPEGJPEG的压缩标准的压缩标准然而随着多媒体应用领域的激然而随着多媒体应用领域的激增增,传统传统JPEGJPEG压缩技术已无法满足人们对多媒体图像资料的要求压缩技术已无法满足人们对多媒体图像资料的要求因此，更高压缩率以及更多新功能的新一代静态图像压缩技术因此，更高压缩率以及更多新功能的新一代静态图像压缩技术JPEG 2000JPEG 2000就诞生了就诞生了引言：引言：89JPEG 2000JPEG 2000 正式名称为正式名称为:ISO 15444ISO 15444，同样是由同样是由JPEG JPEG 组织负责制定组织负责制定该标准是由联合图像专家组于该标准是由联合图像专家组于1997年开始征集提案年开始征集提案，2000年年12月月正式公布正式公布JPEG2000标准。
标准它的它的目标目标是在高压缩率的情况下，如何保证图像传输是在高压缩率的情况下，如何保证图像传输的质量90JPEG 2000JPEG 2000采用以采用以小波转换小波转换(Wavelet Wavelet Transform)Transform)为主的多分辨率编码方式为主的多分辨率编码方式它的它的核核心算法心算法是是EBCOTEBCOT （请课后去查阅相关资料请课后去查阅相关资料_）JPEG2000JPEG2000还将彩色静态画面采用的还将彩色静态画面采用的JPEGJPEG编码方编码方式、式、2 2值图像采用的值图像采用的JBIG(Joint Binary Image JBIG(Joint Binary Image Group)Group)编码方式统一起来，成为对应各种图像的编码方式统一起来，成为对应各种图像的通用编码方式通用编码方式91简单原理图简单原理图 JPEG 2000与传统与传统JPEG最大的不同最大的不同，在于它放弃了，在于它放弃了JPEG 所采用的以离散馀弦转换所采用的以离散馀弦转换(Discrete Cosine Transform)（对相关理论感兴趣的同学请课后查阅（对相关理论感兴趣的同学请课后查阅_）为主的区块编）为主的区块编码方式，而改采以小波转换码方式，而改采以小波转换(Wavelet transform)为主的多解为主的多解析编码方式。
小波转换的主要目的是要将图像的频率成分析编码方式小波转换的主要目的是要将图像的频率成分抽取出来抽取出来921.JPEG2000是怎么产生的？（产生的背景）是怎么产生的？（产生的背景）2.JPEG2000是怎么工作的？（原理）是怎么工作的？（原理）3.JPEG2000的优势所在？的优势所在？4.JPEG2000应用在哪些方面？应用在哪些方面？93JPEG2000的新特征的新特征JPEG2000JPEG2000把把JPEG的四种模式（的四种模式（顺序模式顺序模式，渐进模渐进模式式，无损模式无损模式和和分层模式分层模式）集成在一个标准之中集成在一个标准之中在编码端以在编码端以最大的压缩质量最大的压缩质量（包括无失真压缩）（包括无失真压缩）和和最大的图像分辨率最大的图像分辨率来压缩图像来压缩图像在解码端可以从码流中以任意的图像质量和分辨在解码端可以从码流中以任意的图像质量和分辨率解压图像，最大可达到编码时的图像质量和分辨率解压图像，最大可达到编码时的图像质量和分辨率94JPEG 2000的应用领域的应用领域 可大致分成两个方面：一方面面向传统的JPEG市场 如打印、扫描、数字摄像、遥感等 另一方面面向一些新兴的应用领域 如网路传输、彩色、无线通讯，医疗影像、电子商务等。
95JPEG2000最主要的特征最主要的特征高压缩率高压缩率无损压缩和有损压缩无损压缩和有损压缩渐进传输渐进传输感兴趣区域压缩感兴趣区域压缩码流的随机访问和处理码流的随机访问和处理容错性容错性开放的框架结构开放的框架结构基于内容的描述基于内容的描述96 由于在离散子波变换算法中，图像可以转换成一系列可更加有效存储像素模块的由于在离散子波变换算法中，图像可以转换成一系列可更加有效存储像素模块的“子子波波”，因此，因此，JPEG2000JPEG2000格式的图片压缩比可在现在的格式的图片压缩比可在现在的JPEGJPEG基础上再提高基础上再提高10%30%10%30%，而且压缩后，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑，这一特征在互联网和遥感等图像传输领域有着广泛的应用的图像显得更加细腻平滑，这一特征在互联网和遥感等图像传输领域有着广泛的应用高压缩率：高压缩率：97无损压缩和有损压缩：无损压缩和有损压缩：JPEG2000JPEG2000提供无损和有损两种压缩方式无损压缩在许多领域是必须的，例如医学图提供无损和有损两种压缩方式无损压缩在许多领域是必须的，例如医学图像中有时有损压缩是不能忍受的，再如图像档案中为了保存重要信息较高的图像质量是必像中有时有损压缩是不能忍受的，再如图像档案中为了保存重要信息较高的图像质量是必然的要求。
同时，然的要求同时，JPEG2000JPEG2000提供的是嵌入式码流，允许从有损到无损的渐进解压提供的是嵌入式码流，允许从有损到无损的渐进解压98渐进传输：渐进传输：现在网络上的现在网络上的JPEGJPEG图像下载时是按图像下载时是按“块块”传输的，因此只能一行一行地显示，而采用传输的，因此只能一行一行地显示，而采用JPEG 2000JPEG 2000格式的图像支持渐进传输格式的图像支持渐进传输(Progressive Transmission)Progressive Transmission)所谓的所谓的渐进传输渐进传输就是先传输图像轮廓数据，然就是先传输图像轮廓数据，然后再逐步传输其他数据来不断提高图像质量，后再逐步传输其他数据来不断提高图像质量，互联网、打印机和图像文档是这一特性的主要互联网、打印机和图像文档是这一特性的主要应用场合应用场合99感兴趣区域压缩：感兴趣区域压缩：可以指定图片上感兴趣区域可以指定图片上感兴趣区域(Region Of Interest),Region Of Interest),然然后在压缩时对这些区域指定压缩质量，或在恢复时指定某些后在压缩时对这些区域指定压缩质量，或在恢复时指定某些区域的解压缩要求。
这是因为区域的解压缩要求这是因为子波在空间和频率域上具有局子波在空间和频率域上具有局域性域性，要完全恢复图像中的某个局部，并不需要所有编码都，要完全恢复图像中的某个局部，并不需要所有编码都被精确被精确保留，只要对保留，只要对应它的一部分应它的一部分编码没有误差编码没有误差就可以了就可以了100码流的随机访问和处理：码流的随机访问和处理：这一特征允许用户在图像中随机地定义感兴趣区域，使得这一区域的的图像质量高于其它图像区域；码流的随码流的随机处理允许用户进机处理允许用户进行旋转、移动、行旋转、移动、滤波和特征提取滤波和特征提取等操作101容错性：容错性：在码流中提供容错性有时是必要的，例如在无线等传输误码很高的通信信道中传输图像时，没有容错性是让人不能接受的102开放的框架结构：开放的框架结构：为了在不同的图像类型和应用领域优化编码系为了在不同的图像类型和应用领域优化编码系统，提供一个开放的框架结构是必须的统，提供一个开放的框架结构是必须的,在这种开在这种开放的结构中放的结构中,编码器只实现核心的工具算编码器只实现核心的工具算法和码流的解法和码流的解析，如果需要析，如果需要,解码器可以要解码器可以要求数据源发送求数据源发送未知的工具算未知的工具算法。
法103基于内容的描述：基于内容的描述：图像文档、图像索引和搜索在图像处理中是图像文档、图像索引和搜索在图像处理中是一个重要的领域，一个重要的领域，MPEG-7MPEG-7就是支持用户对其感兴就是支持用户对其感兴趣的各种趣的各种“资料资料”进行快速、有效的检索的一个进行快速、有效的检索的一个国际标准基于内容的描述在国际标准基于内容的描述在JPEG2000JPEG2000中是压缩中是压缩系统的特性之一系统的特性之一104JPEG2000的基本框架和实现的基本框架和实现（1）对原始图像数据进行离散小波变换（DWT）（2）对变换后的小波系数进行量化（3）对量化后的数据熵编码（4）最后形成输出码流解码器是编码器的逆过程解码器是编码器的逆过程(如图如图b）目的是要将图像的频率成分抽取出来目的是要将图像的频率成分抽取出来105整个整个JPEG2000JPEG2000的编码过程的编码过程:把原图像分解成各个成分把原图像分解成各个成分(亮度信号和色度信号亮度信号和色度信号)把图像和它的各个成分分解成矩形图像片图像片把图像和它的各个成分分解成矩形图像片图像片是原始图像和重建图像的基本处理单元是原始图像和重建图像的基本处理单元。
对每个图像片实施小波变换对每个图像片实施小波变换对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块（code-blockcode-block）对在编码块中的系数对在编码块中的系数“位平面位平面”熵编码为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符（MakerMaker）可选的文件格式用来描述图像和它的各个成分的意可选的文件格式用来描述图像和它的各个成分的意义义106结论结论 在一些低复杂度的应用中，在一些低复杂度的应用中，JPEG2000JPEG2000不可能代不可能代替替JPEGJPEG，因为因为JPEG2000JPEG2000的算法复杂度不能满足这些的算法复杂度不能满足这些领域的要求，但是，对于有较好的图像质量、较低领域的要求，但是，对于有较好的图像质量、较低的比特率或者是一些特殊特性的要求的比特率或者是一些特殊特性的要求(渐进传输和渐进传输和感兴趣区域编码等感兴趣区域编码等)时，时，JPEG2000JPEG2000将是最好的选择将是最好的选择107 1.你认为JPEG2000有什么不足之处？该怎么改进？2.你心目中最理想的静态图片压缩技术是怎样的？5.预测编码影响压缩效果的因素？3.未来的静态图片压缩技术将是怎样的？4.为何要进行无损压缩?本次课外查阅作为平时考核的一部分，请下周理本次课外查阅作为平时考核的一部分，请下周理论课上课前提交答案，论课上课前提交答案，A4纸，若手写，请注意字纸，若手写，请注意字迹工整，若打印，请注意排版整齐规范迹工整，若打印，请注意排版整齐规范108本本 章章 小小 结结理解和掌握理解和掌握 数字图像编码与压缩的理论基础是本章的重点。
熟知熟知 各种国际标准的特点、应用领域了解了解 各种编/解码器的原理和软件和硬件实现注意注意 数字图像编码与压缩技术的最新发展和应用前景。