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渐进图像压缩编码技术在窄带数据传输系统中的应用 　　摘 要 本文结合实际需要，系统论述了渐进图像压缩编码技术的原理与实现方法，介绍了该编码技术在窄带数据传输系统中的应用，对涉及到的关键技术进行了阐述。测试表明：渐进图像压缩编码技术为窄带数据传输系统视频编解码器提供了一种行之有效的图像编码和传输方案，为编码端和解码端提供了较强的交互支持能力。 　　关键词 渐进图像编码 感兴趣区域 窄带数据传输系统 　　中图分类号：TN919.81 文献标识码：A 　　0引言 　　随着信息技术的飞速发展，信息互联技术取得了日新月异的进步，可视对讲、视频会议等多种应用层出不穷，给人们的生产生活带来了极大的便利。一方面，随着高分辨率图像编码技术的发展，视频信息的数据量呈指数倍的增长，远程视频信息传输需要的带宽越来越大；另一方面，远程数据传输系统带宽的增长速度远没有满足当前信息传输对带宽的需求，因此，低带宽高保真率的视频压缩编码技术是构建系统的关键技术，渐进图像压缩编码技术就是一种适应窄带传输的高保真的视频压缩编码技术。 　　1帧图像编码器渐进压缩的原理 　　所谓渐进压缩，是指首先传送图像的轮廓数据，此时解码端对接收到的数据解码显示后得到的是一幅稍显模糊的完整图像，随着编码端所发送细节数据的逐渐到达，解码端解码后得到的图像也越来越清晰，质量越来越好。渐进传输方式使得在仅接收到少量图像数据时，解码端就能及时得到整幅图像的信息，而不需要等所有的图像数据都到达，从而降低了对带宽的要求。图1表示了帧图像渐进压缩编码器框图。 　　由图1可以看出，图像经过小波变换和量化后，在一定程度上减小了空域和频域上的冗余度，但是这些数据在统计意义上还存在一定的相关性，为此，可以利用Tier-1和Tier-2编码来消除数据间的统计相关性。通过小波变换使编码流具有了分辨率可伸缩性，而编码流的质量可伸缩性，则需要通过Tier-1编码和Tier-2编码才能实现。 　　图1：帧图像渐进压缩编码器框图 　　1.1 Tier-1编码压缩 　　Tier-1编码用于对子带分解得到的编码块利用Taubman提出的EBCOT算法进行嵌入式块编码，EBCOT算法与早期的嵌入式图像压缩算法关系非常紧密，这些算法包括Shapiro的EZW算法、Said和Pearllman的SPIHT算法、Taubman和Zakhor的LZC算法。与这些算法相似，EBCOT算法也是用小波变换进行子带采样，然后对小波系数进行量化和编码。与EZW和SPIHT算法不同的是，EBCOT算法没有使用零树结构而是使用编码块进行编码，同时提出了PCRD-opt算法，基于这些思想使产生的码流具有上面所提到的各种特性。 　　1.2 Tier-2编码压缩 　　Tier-2编码则利用压缩后率失真优化算法（PCRD-opt）对码块的嵌入式位流进行分层组织。在Tier-2编码中，编码通道数据被组织为包的形式。包是码流组织的基本单位。它由两部分组成：包头和包体。包头中用一个二进制比特位来指出该包是否为空包，如果为空包，则表明该包中不包括任何编码块的编码通道数据，此时不需要进行任何处理。如果不为空，则指出了该包包含那些编码块的编码通道数据、数据的长度等信息。包体包含了具体的通道数据。在最终输出码流中，包头和包体可能在一起也可能分开。 　　实现渐进压缩时，常用的是分辨率优先和层次优先两种包排序方式。分辨率优先的包排序方式可以提供码流的分辨率可伸缩性。打包时，可以选择按照分辨率―层次―分量―区块或分辨率―区块―分量―层次的包排序方法，将属于同一分辨率的包排列在一起，然后按照分辨率由低到高的顺序排列，对应于最低分辨率的包放在码流的最前端。传送时，首先将较低分辨率的数据传送到对方，解码后得到最低分辨率的图像，随着数据的不断到达，解码所得图像的分辨率也逐渐增大，直到整幅图像完整地显示为止。 　　2单帧图像编码器中感兴趣区域编码的实现 　　根据原理和实现方法的不同，可以将感兴趣区域编码分为两类：静态感兴趣区域编码和动态感兴趣区域编码。 　　2.1静态感兴趣区域编码 　　静态感兴趣区域编码是指在压缩时编码端可以指定一部分图像区域作为ROI，其它区域则称为背景区域。对ROI可以采用很低的压缩率进行压缩来保证ROI的图像质量，甚至采用无损压缩的方式，而对背景区域则采用较高的压缩率进行压缩，这样在保证具有较高压缩率的同时也较好地保持了指定的重要区域的质量。利用SROI技术，可以有效地将有损压缩和无损压缩方法统一起来，使得单个编码流中同时存在两种不同的压缩方式。 　　常用的实现SROI的方法是利用MaxShift实现。该方法的基本思想是：通过反向小波变换为选择的ROI区域产生一个ROI模板，用来标识对ROI区域质量增长有贡献的数据，选