基于JPEG-LS算法的CFA數(shù)據(jù)圖像壓縮研究.pdf

1、JPEG-LS算法是ISO/ITU規(guī)定的連續(xù)色調(diào)圖像無損/近無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它具有高保真、低復(fù)雜度等特點(diǎn)，可應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、無線通信、醫(yī)療圖像等領(lǐng)域。CFA數(shù)據(jù)圖像是從CCD傳感器獲取的未經(jīng)處理的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。與一般圖像相比，CFA數(shù)據(jù)圖像的每個(gè)像素只有一個(gè)色值。對(duì)CFA這種特殊的數(shù)據(jù)圖像直接進(jìn)行壓縮和存儲(chǔ)，圖像的冗余度較小，壓縮處理的工作量少，同時(shí)可以提供更完整的圖像信息，因此，對(duì)數(shù)據(jù)的信道傳輸和解壓圖像的后續(xù)處理都有著重要意

2、義。目前，CFA數(shù)據(jù)圖像的無損壓縮尚處在起步階段，沒有合適的算法取得較高的壓縮率，一般的無損壓縮率在1.6左右。本文就是在研究JPEG-LS壓縮算法的基礎(chǔ)上，分析了CFA數(shù)據(jù)圖像的統(tǒng)計(jì)特征，通過對(duì)CFA數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分離變換，以及使用改進(jìn)后的JPEG-LS算法，最終將無損壓縮率提高到了1.9以上。本文的工作主要有以下幾個(gè)內(nèi)容： 1、對(duì)圖像的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了研究。首先給出了圖像的數(shù)學(xué)描述，分析了圖像數(shù)據(jù)的確定性和統(tǒng)計(jì)性，在此基礎(chǔ)上，給

3、出了圖像建模，認(rèn)為一幅自然圖像可以近似看作一個(gè)類馬爾可夫過程，在這個(gè)過程中，一個(gè)像素值的概率密度函數(shù)直接被相鄰空域的幾個(gè)像素所決定。對(duì)單CCD產(chǎn)生的CFA圖像，首先將圖像分為3個(gè)色平面，把每個(gè)色平面看作灰度圖像，然后建立有限的自回歸模型，確定合適的階數(shù)進(jìn)行“上下文”預(yù)測(cè)。 2、對(duì)JPEG-LS的核心算法LOCO-Ⅰ進(jìn)行了深入的研究。重點(diǎn)研究了預(yù)測(cè)、上下文建模、自適應(yīng)補(bǔ)償、重映射、參數(shù)估計(jì)、自適應(yīng)限長(zhǎng)Golomb編碼六個(gè)部分，特別

4、是對(duì)Golomb編碼中的參數(shù)k進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并給出了一個(gè)編碼實(shí)例。 3、對(duì)CFA圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)。本文主要使用了4種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一是對(duì)圖像數(shù)據(jù)直接進(jìn)行壓縮；二是對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分離變換后壓縮，包括沒有濾波、均值低通濾波和高斯低通濾波3種方法；三是用改進(jìn)的JPEG-LS算法對(duì)CFA圖像進(jìn)行了壓縮，包括預(yù)測(cè)器改進(jìn)、并行處理改進(jìn)2種方法；四是用JPEG2000、L-JPEG、PNG等標(biāo)準(zhǔn)算法分別對(duì)CFA圖像進(jìn)行了壓縮，并與