适合网络传输的JPEG2000容错编码的研究

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目前JPEG静止图像压缩编码标准在甚低比特率下存在严重的方块效应,且压缩码流几乎没有容错能力,不能很好地适应网络传输图像的需要。为了弥补JPEG标准的不足和适应21世纪图像压缩的需要,ISO/ITU-T着手制定了新的静止图像压缩编码标准--JPEG2000。 JPEG2000标准使用离散小波变换(DWT)代替了JPEG标准的离散余弦变换(DCT)。更为重要的是,JPEG2000标准提供了许多容错工具,这些容错工具的基本思想是:“有错误,但我让它局限在尽量小的范围内,并跳过它们”,因此,在误码率较低的通信信道中,这些容错工具能提供良好的容错性能。然而在像无线信道这种误码率较高且易丢包的通信信道中,解码器要跳过相当多的数据,就不能得到好的重建图像。因此就必须对它们进行改进,以提高图像传输的鲁棒性能。 本文首先对JPEG2000标准进行了详细地描述,将其与JPEG标准进行比较,阐述了JPEG2000的诸多优点。并采用面向对象编程语言C++,设计并实现了一个JPEG2000图像的编/解码系统。 接下来对JPEG2000图像在网络传输中容错编码进行了研究,提出了两种基于JPEG2000图像的容错编码方法:1)相关子带间错误补偿技术。通过实验发现,经过小波变换的高频子带间(如LH子带和HL子带)存在较大的空间相关性,相关子带间错误补偿技术的方法是当一个子带中出现比特错误,找到一个与其相关性最大的子带,并用此子带中相应位置的小波系数对出错的系数进行补偿。实验结果表明,能够使重建图像的PSNR提高2dB左右。2)LL子带隐藏技术。因为小波变换具有空间域能量紧缩特性,即大部分的图像能量总是集中在最低频率子带中,因此LL子带对重建图像质量起着决定性作用。LL子带隐藏技术的方法是将LL子带系数隐藏于高频子带中,当LL子带系数出错时,可以用隐藏的数据来恢复出错的数据。实验结果表明,此技术能使重建图像的PSNR.提高6dB左右。可以看出,这些技术非常适用于误码率较高的网络(特别是无线网络)数字图像传输的应用最后,结合论文的研究实践和自己的体会,论文结尾指出了今后的研究方向和一些展望。
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