JPEG压缩编码算法应用及发展前景研究

JPEG标准主要应用于静止图像的压缩。静止图像压缩主要包括变换、量化和编码。从输入图像的统计特性出发,进行比特率控制算法、基本量化表、统计图像的活动性水平研究。软件验证表明,采用此算法进行压缩,在保证码流文件大小的同时,解压图像的可视效果好。并进一步对当前的静止图像的压缩编码领域发展前景作出展望。     

基于层次DCT变换的嵌入式图像编码方法

提出了基于层次DCT变换的嵌入式零树编码方法.尽管嵌入式零树编码方法首先使用于小波变换,但结合层次DCT结构,基于DCT的嵌入式零树编码方法依然可以取得很好的压缩效果.层次DCT首先将输入图像划分为8×8的图像块,然后对这些图像块进行第1层的DCT变换.因为相邻的DC系数高度相关,并且特别影响低比特率时的压缩效果,因此第2层的DCT变换被应用于这些DC系数上.这一过程重复进行,直到最后一步为止.因为DCT图像块通过重新组织,可以看做是类似于小波变换的子带结构,因此可以使用嵌入式零树编码方法.实验结果表明,所提出的基于层次DCT变换的嵌入式零树编码方法具有较低的计算复杂性和很好的压缩效果.例如,与JPEG相比较,对标准的512×512Lena图像的而言,此方法可获得0.8dB～1.7dB的提高.为了去除低比特率压缩所引起的图像块效应,提出了基于Sobel算子的后处理算法.实验结果显示,所提出的后处理算法对解码后的图像不论是主观效果还是客观效果均有提高.     

JPEG2000图像编码综述

随着科学技术的不断发展,为保证图像的实时数据传输,传统的JPEG标准开始不能满足实际应用的需要,新一代静止图像压缩JPEG2000应运而生。通过阐述JPEG2000图像压缩编解码的原理,并与传统的JPEG标准比较,分析JPEG2000的优点和存在的不足,为提高获取图像数据的实时传输性能提供理论依据。     

一种机载高分辨率图像实时压缩系统的设计

为解决机载高分辨率图像的实时压缩问题,提出了一个基于FPGA+PowerPC的高分辨率图像实时压缩系统的设计方案。本系统主控采用PowerPC处理器,压缩芯片采用ADV202,用FPGA实现图像数据流程中各个环节控制,最终输出数据为高性能的静止图像压缩标准JPEG2000格式。     

基于H.264的静止自由立体图像压缩算法

针对静止自由立体图像数据量大的问题，摆脱了传统以JPEG标准进行静止图像压缩的思路，根据视点数不同，选择了相应的关键视点编码为I帧,其余的分别编码为P帧和B帧，充分利用了H.264的帧内、帧间预测等工具对其进行压缩。实验结果表明，基于H.264的压缩算法比基于MPEG-2、JPEG的压缩算法效率更高、图像自由立体效果更好。     

基于人眼视觉系统的自适应小波图像编码算法

本文提出了一种基于自适应小波分解与人眼视觉系统的低比特率图像压缩编码算法,该算法具有以下特点：（1）以子带能量为判别标准,能够根据图像内容进行自适应形式的小波分解;（2）建立了人眼视觉系统的掩蔽模型,并据此给出了全新的小波系数自适应量化策略.仿真实验表明：本文算法是一种高效的图像压缩算法,不仅其压缩效果明显优于JPEG2000、EZW、FWP等小波域图像压缩算法（特别是低比特率下）,而且可广泛适用于不同特征的数字图像.     

H．264帧内编码和JPEG2000对静止图像进行编码的性能比较

国际最新静止图像压缩标准——JPEG2000代表了离散小波变换（DWT）编码的最高水平，最新的视频压缩编码标准——H．264代表了离散余弦变换（DCT）编码的最高水平。由于H．264的帧内编码采用了一些新方法，如帧内空间预测、不同大小块的DCT变换等，使得H．264帧内编码效率高于其他的DCT变换编码方法，因此可以认为，H．264的帧内编码代表了DCT变换的最高静止图像编码水平。大量的仿真实验比较发现。H．264的帧内编码方法比JPEG2000的编码效率高。据此可以预测，基于帧内空间预测和不同大小块DCT变换的H．264帧内编码方法具有成为下一代静止图像压缩标准的潜能。     

集成超分辨率重建的图像压缩编码新型框架及其实现

提出一种集成超分辨率重建的图像压缩编码新型框架。在编码端对输入图像以因子2进行下采样,对下采样图像用JPEG标准编解码,而后采用事先通过外部训练库训练得到的字典,对解码后的图像进行基于学习的超分辨率重建。为了进一步提高解码重建图像质量,在算法框架中设计了反馈环节,即在编码端用原始图像减去超分辨率重建图像得到残差辅助图像,在解码端用该残差辅助图像弥补在超分辨率图像重建环节中损失的高频细节信息,在保证残差辅助图像较低编码比特率的情况下,大幅度提高了解码重建图像质量。此外,还实现了框架图像编码控制量化参数的单一化,实用性较强。实验结果表明,算法较JPEG标准在相同峰值信噪比的情况下,编码比特率大幅度降低,压缩倍数提高较多。     

基于图像特征的小波域自适应水印算法

提出了一种基于图像特征的小波域自适应水印算法。该算法选用有意义二值图像为水印,把宿主图像分成互不重叠的图像块,用分数盒维数分析各块的特征,提取特征块和次特征块,对它们分别进行一级小波分解,先将水印以不同强度自适应地嵌入到特征块的小波域低频子图中,在保证隐蔽性的前提下,再次将水印以不同强度自适应地嵌入到次特征块的小波域低频子图中,该算法较好地实现了水印的隐蔽性和稳健性。为增强水印的安全性和稳健性,在嵌入前利用Arnold迭代变换将水印置乱。实验结果表明,该算法对JPEG压缩、加噪、剪切、滤波等具有较强的稳健性。     

JPEG2000感兴趣区域编码的新方法

对于感兴趣区域编码一直是图像压缩的热点之一。结合新一代静止图像压缩标准JPEG2000,介绍了JPEG2000中两种经典的ROI压缩算法：最大化位移法和一般位移法,分析了这两种方法的实现原理和优缺点,提出了一种新的JPEG2000感兴趣区域编码方法。该方法利用JPEG2000中“失真可伸缩性”的特点,对于感兴趣区域和背景区域给定的目标质量,在质量层上根据给定的目标质量对包进行丢弃处理以达到压缩的目的,没有经典ROI（Region Of Interest）压缩方法的移位处理,所以压缩效率略好于经典压缩方法,压缩时间小于经典ROI方法所需的时间。实验结果表明,在相同的压缩比特率下,压缩效果和压缩时间优于JPEG2000中经典的压缩方法     

Increasing image compression rate using steganography

The goal of image compression is to remove the redundancies for minimizing the number of bits required to represent an image while steganography works by embedding the secret data in redundancies of the image in invisibility manner. Our focus in this paper is the improvement of image compression through steganography. Even if the purposes of digital steganography and data compression are by definition contradictory, we use these techniques jointly to compress an image. Hence, two schemes exploring this idea are suggested. The first scheme combines a steganographic algorithm with the baseline DCT-based JPEG, while the second one uses this steganographic algorithm with the DWT-based JPEG. In this study data compression is performed twice. First, we take advantage of energy compaction using JPEG to reduce redundant data. Second, we embed some bit blocks within its subsequent blocks of the same image with steganography. The embedded bits not only increase file size of the compressed image, but also decrease the file size further more. Experimental results show for this promising technique to have wide potential in image coding.     

Early width estimation of fragmented JPEG with corrupted header

In transformed and compressed domain fragmented files are very difficult to recover using conventional file recovery software. JPEG images are forensically important file format due to its popularity in a wide area of applications. In JPEG compression the header keeps important parameters that are required to decode the image back to pixel domain. In this paper the detection of width and height of an image from the JPEG stream is improved with less assumptions than previous papers. In the old approaches it was assumed that information about the image like Huffman table, Reset (RST) value and Quantization table were readily available for the techniques to work. However, in this paper the width is extracted from the quantized AC values that reduce the assumptions to just Huffman table.     

适用于高误比特率信道的鲁棒信息隐藏

提出不需要原始图文件比对即可提取出隐藏信息的方法。作法是应用扩频信息隐藏技术,选取部分隐藏位置与加入错误修正编码和交错器,强化信息隐藏的强度,以JPEG压缩破坏、随机信道破坏与图像分割等方式来验证。实验结果显示,在JPEG压缩品质为80%,压缩率为16倍时,提取隐藏信息的误比特率在6%以内;随机信道破坏的破坏率在15%时,误比特率在13%以内;图像分割1/2时,误比特率在13%以内。表明该方法能提高信息隐藏在高误比特率信道的鲁棒性。     

JPEG算法研究及实现

在相同图像质量条件下,JPEG文件拥有比其他图像文件格式更高的压缩比。文章描述了JPEG的文件格式,实现了BMP图像格式到JPEG图像格式的转换,从而达到了图像压缩的目的。实验结果表明,该算法能够通过选择不同的量化因子得到不同的压缩比和质量效果,生成的JPEG图像符合JPEG图像的标准格式。     

基于CPLD芯片的视频图像码率控制方法研究

针对小波视频码率控制方法缓冲器容量有限,存在控制精准误差大的问题,提出了基于CPLD芯片的视频图像码率控制方法研究。依据基于CPLD芯片的视频图像码率控制框图可知,该码率控制方法是由CPLD芯片视频图像灰度增强、编码码率控制、视频质量控制与主动跳帧控制四个模块组成的。运用Philips公司的9位视频输入处理器sAA7113芯片解码视频,输出达到ITU656标准的YUV 4：2：2格式的数字视频信号。统一视频信号格式,利用灰度的线性变换的方式增强图像灰度,借助Verilog HDL描述CPLD执行算法。依据固定编码比特率和固定图像质量之间关系,获取编码特性,并计算缓冲区和编码帧目标比特数,依据当前渲染到纹理值,统计报文丢失率,由此实现视频图像编码码率控制。为了扩充缓冲器容量,对视频质量和主动跳帧进行控制,使缓存满度的减小不会导致控制器无法精准调节后续帧量化参数。由实验结果可知,该方法最小控制误差为0.07,能够有效提高视频质量。     

Compressed file length predicts search time and errors on visual displays

Search times and errors were recorded for targets (a gray triangle or trapezoid) in static marine radar, chart, and radar–chart overlay bitmap computer displays, and for targets in bitmap aerial photo displays. Lossless JPEG and ZIP compressed file lengths were obtained for each display. The two types of compressed file length were correlated and they predicted both the time to search each display and the number of search errors. Search time began increasing with increasing file size before errors began to increase. Compressed file size, an objective, easily obtained measure of display complexity, predicts both subjective complexity judgments (previous research) and objective search performance (these experiments). It is analogous to algorithmic complexity, a theoretical but impractical measure of bit string complexity. The data suggest that it may be possible to use the compressed file size measure to predict display performance in applied tasks.     

EXIF格式浅析及读取

许多数码相机的相片格式是 EXIF格式 ,EXIF是一种图像文件格式 ,只是文件的后缀名还是沿用大家熟悉的 JPG。解释了 EXIF的格式与 IPEG的联系 ,主要讨论 JPEG格式 ,同时指出了用 JAVA读取 EXIF格式信息的方法。     

具有鲁棒性与数据嵌入能力的JPEG压缩图像加密算法

针对JPEG图像加密算法引起的比特流大小增加与鲁棒性较差的问题,提出了一种具有鲁棒性与数据嵌入能力的JPEG图像格式兼容的加密算法。首先,利用AC系数抓取纹理信息并生成部分区域,基于该区域将DC系数编码;然后,使用8个不同的顺序扫描AC系数,选择其中比特流大小最小的顺序;之后,提取每块的AC系数,并且操作AC系数来增加置换的范围。算法的主要过程均具有可逆性,可成功提取嵌入信息并且完美地重建原图像。基于真实JPEG照片的实验结果表明,本算法对素描攻击具有鲁棒性,可抑制比特流大小增加且具有数据嵌入的能力。     

减少JPEG压缩图象方块效应的小波域图象增强

低比特率ＪＰＥＧ压缩图象往往产生严重的方块效应。利用小波分析良好的去噪和边缘检测特性,本文提出一种减少ＪＰＥＧ压缩图象中方块效应的有效算法。计算机仿真结果表明,所提算法能有效地改善解码图象的视觉质量。