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多媒体新展望技术 基于分形的压缩算法 什么是分形 分形（Fractal）一词，来自拉丁文Fractus，是曼德勃罗创造出来的，原意具有不规则、支离破碎等意义，分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的几何学。 分形压缩的基本原理是利用分形几何中的自相似性原理来进行图像压缩。所谓自相似性就是指无论几何尺度如何变化，景物的任何一小部分的形状都与较大部分的形状极其相似。 分形编码利用“自相似性”不是邻近样本的相关性而是大范围的相似性，即图像块的相似性。对相似性的描述是通过仿射变换来确定的，而编码的对象就是仿射变换的系数。由于仿射变换的系数的数据量小于图像块的数据量，因此可以实现压缩的目的。 《微软电子百科全书》就是完全分形编码方法把大量多媒体数据压缩到600MB以内的。在海湾战争中，美军使用了分形技术，用于军事地图的缩放、攻击目标的匹配追踪等。 分形图像压缩的一般过程 源图像 割成适当的块 对每一块，基于拼贴定 理求其IFS码 解码图 各块 对随机迭代定理重构各块 小波变换在图像压缩中的应用 小波（wavelet）是定义在有限间隔且平均值为0的函数。 小波分析是把一个信号分解成由原始小波经过移位和缩放后的一些列小波，因此小波是小波变换的基础函数，即小波可用作表示一些函数的基函数。 小波变换的基本思想是用一组小波或基函数表示一个函数或信号，例如图像信号。 哈尔（Hear）小波基函数为例 基本哈尔小波函数（Hear wavelet function）定义如下 1，当0≤x1/2 Ψ(x) = -1，当1/2≤x1 0，其他 设有一幅分辨率只有4个像素的一维图像，对应像素值为：[9 7 3 5]。 用哈尔小波变换的过程是 计算相邻像素对的平均值（averaging，亦可称之为近似值approximation），得到一幅分辨率为原图像1/2的新图像：[8 4]。这时图像信息已部分丢失。 为了能从2个像素组成的图像重构出4个像素的原图像，必须把每个像素对的第一个像素值减这个像素的平均值作为图像的细节系数（detail coefficient）保存。 因此，原图像可用下面的两个平均值和两个细节系数表示：[8 4 1 -1]。 可以把第一步变换得到的图像进一步变换，原图像两级变换的过程如下表所示： 对于2维图像，同样可以用依次对行列进行小波变换得到2维图像的分解。这时经过一次小波变换得到是2维图像的近似值(CA)以及水平(CH)、垂直(CV)和对角(CD)细节分量值。显然，从2维图像的CA、CH、CV和CD值可以重构出原来的2维图像。 由于小波及小波包技术可以将信号或图像分层次按小波基展开，所以可以根据图像信号的性质及事先给定的图像处理要求确定到底要展开到哪一级为止，从而不仅能有效地控制计算量，满足实时处理的需要，而且可以方便地实现渐进传输编码（即采取逐步浮现的方式传送多媒体图像）。 利用小波变换具有放大、缩小和平移的数学显微镜的功能，可以方便地产生各种分辨率的图像，从而适应于不同分辨率的图像I/O设备和不同传输速率的通信系统。 利用小波变换能够比较精确地进行图像拼接，因此对较大的图像可以进行分块处理，然后再进行拼接。 MPEG-21 1999年，MPEG组织在墨尔本会议上提出了MPEG-21的概念。 MPEG-21的最终目标是协调不同层次间的多媒体技术标准，建立一个交互式的多媒体框架，此框架能够支持各种不同的应用领域，允许不同用户使用和传递不同类型的数据，并且实现对知识产权的管理和数字媒体内容的保护。 MPEG-21中的几个基本概念 用户（User）：用户是一个广义的概念，可以是世界各地的个人、消费者、团体、组织、公司、政府以及其他标准化组织和主体。从技术上讲，MPEG-21认为内容的提供者和消费者同样都是MPEG-21的用户。用户可以各种方式“使用”内容，包括对内容进行发布、传递和消费等。 使用（Use）：MPEG-21提供了一个多媒体框架供一个用户与另一用户进行以数字信息为目标相互作用。这里所指的相互作用即为对内容的“使用”，它包括内容创建、提供、存档、定级、增强、递送、聚集、传输、发表、零售、消费、提交、管制等。 数字项（Digital Item）：MPEG-21的数字项是一个结构化的数字对象，是按标准进行表达、标记并带有描述性的数据。数字项是数字资源及其相关内容(包括图像、图形、动画、数据文件、音频、视频等)的集合。它是MPEG-21框架中传送和交易的最基本单元，是用户关联的目的。 MPEG-21多媒体框架 MPEG-21多媒体框架是一个结构化的框架，从结构上可分成以下要素 数字项声明(Dig