Сжатие статических изображений с постоянной скоростью сжимающего кодирования в задачах дистанционного зондирования Земли

• Автор: Книжный, Игорь Михайлович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ГЛАВА 1. Анализ методов сжатия изображений. Базовые понятия и определения. Постановка задачи
1.1. Основные характеристики и классы статических цифровых изображений
1.2. Требования, предъявляемые к алгоритмам сжатия изображений в задачах ДЭЗ. Постановка задачи
1.3. Критерии точности восстановления изображений
1.4. Обзор существующих подходов
1.4.1. Усеченное блочное кодирование
1.4.2. Статистические методы сжатия данных
1.4.2.1. Код Хаффмена
1.4.2.2. Арифметический код
1.4.2.3. КодГоломба
1.4.3. Стандартизованные методы сжатия статических изображений
1.4.3.1. Стандарт сжатия JPEG
1.4.3.2. Стандарт сжатия JPEG-LS
1.5. Выводы по разделу
ГЛАВА 2. Сжатие изображений на основе модифицированного метода усеченного блочного кодирования
2.1. Выбор пороговых уровней при сжатии изображений методом УБК
2.2. Сокращённая передача уровней квантования при сжатии изображений методом УБК
2.3. Использование пре- и постфильтрации при сжатии изображений методом УБК
2.4. Сравнительный анализ эффективности использования предложенной модификации метода УБК

2.5. Выводы по разделу
ГЛАВА 3. Адаптивный код Голомба и его использование при
сжатии изображений
3.1. Практическая реализация адаптивного кода Голомба
3.2. Избыточность адаптивного кода Г оломба
3.3. Особенности использования АКГ при сжатии изображений в трансформационных схемах кодирования на основе ДКП
3.3.1. Анализ распределения коэффициентов ДКП
3.3.2. Алгоритм раздельного сжимающего кодирования коэффициентов АС
3.3.3. Использование предсказателя при сжатии коэффициентов АС
3.3.4. Кодирование коэффициентов БС
3.3.5. Оценка параметра кода Голомба при кодировании коэффициентов ДКП
3.3.6. Результаты применения АКГ при сжатии изображений с использованием ДКП
3.4. Использования АКГ при сжатии изображений в схемах кодирования без искажений с предсказанием
3.4.1. Распределение ошибки предсказания
3.4.2. Оценка параметра кода Голомба при кодировании ошибки предсказания
3.4.3. Результаты применения АКГ при сжатии изображений в схеме кодирования с использованием адаптивного предсказателя
3.5. Выводы по разделу '
ГЛАВА 4. Особенности практической реализации методов сжатия изображений с постоянной скоростью сжимающего кодирования
4.1. Модифицированный метод сжатия изображений на основе ДКП
4.2. Результаты практического применения схемы сжатия на основе
ДКП с постоянной скоростью сжимающего кодирования

4.3. Метод сжатия изображений на основе предсказателя с постоянной скоростью сжимающего кодирования
4.4. Оценка эффективности применения модифицированной схемы сжатия на основе предсказателя с постоянной скоростью сжимающего кодирования
4.5. Информационные требования предлагаемых модификаций схем сжатия
4.6. Влияние искажений при передаче на возможность восстановления изображений, сжатых с постоянной скоростью сжимающего кодирования
4.7. Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Использованные тестовые изображения

фиксированными таблицам, либо с использованием арифметического кодера. Заметим, что арифметическое кодирование используется также в нестандартных схемах сжатия на основе ДКП (см., например, [61]).
Эффективность сжимающего кодирования при использовании lossless JPEG невелика, коэффициент сжатия обьино не превышает 1.3-1.7, фиксированной скорости на выходе кодера средствами стандарта добиться невозможно, но простота используемого подхода делает его привлекательным, особенно в случае, когда вычислительные ресурсы системы ограничены и использование более эффективных методов сжатия невозможно или затруднительно. Так, например, сжатие lossless JPEG используется в некоторых моделях цифровых фотокамер CANON при сохранении изображений в RAW-режиме. Однако, для задач ДЗЗ столь незначительное сжатие практического интереса не представляет.
Сравнительно небольшой размер кодируемого блока (8x8) и естественная устойчивость сжатых данных к искажениям при передаче, ограничивающая трек ошибки полосой из 8 строк, делают lossy JPEG достаточно привлекательным для сжатия изображений ДЗЗ, однако, возможность непосредственного использования кодера, реализующего стандарт JPEG, для сжатия таких изображений ограничивается тем обстоятельством, что стандарт не предусматривает режим сжатия с постоянной скоростью сжимающего кодирования. Использование статического кода Хаффмена обеспечивает высокую производительность кодера, однако, эффективность сжатия при этом заметно (на 10-15%) ниже, чем при использовании арифметического кодирования. При одинаковых коэффициентах сжатия меньшая эффективность кода Хаффмена означает больший уровень искажений. В то же время, алгоритмическая сложность арифметического QM-кодера делает проблематичным его использование в бортовых системах сжатия изображений.
1.4.3.2 Стандарт сжатия JPEG-LS
Стандарт сжатия изображений без потерь и с ограниченными потерями JPEG-LS (ISO/IEC 14495) [64] не является расширением или модификацией стандарта JPEG (ISO/IEC 10918). JPEG-LS не использует ни ДКП, ни арифметического, ни хаффменовского кодирования и обеспечивает либо