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/近無損壓縮標準，它具有高保真、低復雜度等特點，可應(yīng)用于數(shù)碼相機、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)圖像的每個像素只有一個色值。對CFA這種特殊的數(shù)據(jù)圖像直接進行壓縮和存儲，圖像的冗余度較小，壓縮處理的工作量少，同時可以提供更完整的圖像信息，因此，對數(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)計特征，通過對CFA數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)分離變換，以及使用改進后的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內(nèi)容： 1、對圖像的統(tǒng)計特征進行了研究。首先給出了圖像的數(shù)學描述，分析了圖像數(shù)據(jù)的確定性和統(tǒng)計性，在此基礎(chǔ)上，給

3、出了圖像建模，認為一幅自然圖像可以近似看作一個類馬爾可夫過程，在這個過程中，一個像素值的概率密度函數(shù)直接被相鄰空域的幾個像素所決定。對單CCD產(chǎn)生的CFA圖像，首先將圖像分為3個色平面，把每個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)進行“上下文”預測。 2、對JPEG-LS的核心算法LOCO-Ⅰ進行了深入的研究。重點研究了預測、上下文建模、自適應(yīng)補償、重映射、參數(shù)估計、自適應(yīng)限長Golomb編碼六個部分，特別

4、是對Golomb編碼中的參數(shù)k進行了理論推導，并給出了一個編碼實例。 3、對CFA圖像數(shù)據(jù)進行了壓縮實驗。本文主要使用了4種方法進行實驗，一是對圖像數(shù)據(jù)直接進行壓縮；二是對圖像數(shù)據(jù)進行結(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；三是用改進的JPEG-LS算法對CFA圖像進行了壓縮，包括預測器改進、并行處理改進2種方法；四是用JPEG2000、L-JPEG、PNG等標準算法分別對CFA圖像進行了壓縮，并與