基于JPEG2000的医学图像ROI压缩
JPEG2000
Reconstructed Image Data
Inverse Transform
Dequantization
Entropy Decoding
Compressed Image Data
6
Block diagrams of encode
原始图像
预处理及 彩色变换
Wavelet Transform
Embedded Block Coding (Tier1)
cx
Optimized Truncation (Tier2) RateDistortion Control
Context Arithmetic bitstream quantized coefficients Modeling D Coding
25
Magnitude Refinement
• The magnitude refinement pass includes the bits from coefficients that are already significant (except those that have just become significant in the immediately proceeding significance propagation pass). • The context used is determined by the summation of the significance state of the horizontal, vertical, and diagonal neighbors. These are the states as currently known to the decoder, not the states used before the significance decoding pass. • Further, it is dependent on whether this is the first refinement bit (the bit immediately after the significance and sign bits) or not.
JPEG2000图像压缩算法标准
JPEG2000图像压缩算法标准摘要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。
本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。
关键词：JPEG2000；图像压缩；基本原理；感兴趣区域引言随着多媒体技术的不断运用，图像压缩要求更高的性能和新的特征。
为了满足静止图像在特殊领域编码的需求，JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。
它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能，而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。
这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。
所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复，或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。
1.JPEG2000的基本介绍及优势相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉，在我们日常所接触的图像中，绝大多数都是JPEG格式的。
JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会，它制定出了第一套国际静态图像压缩标准：ISO 10918－1，俗称JPEG。
由于相对于BMP等格式而言，品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多，无论是传送还是保存都非常方便，因此JPEG格式在推出后大受欢迎。
随着网络的发展，JPEG的应用更加广泛，目前网站上80％的图像都采用JPEG格式。
但是，随着多媒体应用领域的快速增长，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求：网上JPEG图像只能一行一行地下载，直到全部下载完毕，才可以看到整个图像，如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理；JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大；JPEG格式属于有损压缩，当被压缩的图像上有大片近似颜色时，会出现马赛克现象；同样由于有损压缩的原因，许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。
基于感兴趣区域(ROI)图像的压缩编码研究的开题报告
基于感兴趣区域（ROI）图像的压缩编码研究的开题报告一、研究背景图像压缩编码技术在数字图像处理领域中，具有重要的应用价值。
随着数字图像应用的广泛开展，人们对高清晰度、高保真、低码率的图像压缩编码需求不断增强。
基于感兴趣区域（ROI）图像的压缩编码技术因其优异的压缩性能和易于人机交互的特点，近年来备受关注。
ROI图像是指图像中特定区域，如感兴趣的目标、重要的细节和边缘等，需要高保真度和高清晰度的部分。
基于感兴趣区域的图像压缩编码技术可以将ROI图像进行特殊的处理，保证其高保真度和高清晰度，同时压缩非ROI 图像以减小数据传输的容量，提高数据的传输速率和实时性。
二、研究内容本研究旨在基于感兴趣区域（ROI）图像的压缩编码技术，对数字图像压缩编码进行研究。
具体研究内容包括：1、ROI提取与分割算法研究根据图像的特点和需要，研究ROI提取和分割算法，设计出高效的算法对图像中的ROI进行提取，实现区域分割。
本研究以常见的分割算法为基础，结合ROI的特征和分析，研究基于感兴趣区域的图像分割算法，提高ROI图像的提取效率和准确性。
2、基于ROI的图像压缩编码算法研究结合ROI提取和分割算法，研究基于感兴趣区域的图像压缩编码算法。
本研究以JPEG算法为基础，针对ROI图像的特殊处理，研究ROI 编码策略和非ROI编码策略，实现对数字图像的有效压缩。
3、实验验证通过对比实验验证本研究的ROI压缩编码技术和传统图像压缩编码技术的压缩效果和编解码时间，评估研究成果的有效性和实用性。
本研究还将通过改进和优化ROI压缩编码技术，提高图像的压缩率和保真度。
三、研究意义本研究将深入探究基于感兴趣区域的图像压缩编码技术，针对数字图像处理领域中高清晰度、高保真度、低码率的需求，提出优秀的ROI图像压缩编码技术，为数字图像处理领域的发展做出贡献。
四、研究方法本研究采用实验研究和数据分析方法，设计基于感兴趣区域的图像压缩编码算法，实现对数字图像的有效压缩和处理。
JPEG2000图像压缩算法标准剖析
JPEG2000图像压缩算法标准摘要：JPEG2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准。
本文介绍了JPEG2000图像编码系统的实现过程, 对其中采用的基本算法和关键技术进行了描述，介绍了这一新标准的特点及应用场合，并对其性能进行了分析。
关键词：JPEG2000；图像压缩；基本原理；感兴趣区域引言随着多媒体技术的不断运用，图像压缩要求更高的性能和新的特征。
为了满足静止图像在特殊领域编码的需求，JPEG2000作为一个新的标准处于不断的发展中。
它不仅希望提供优于现行标准的失真率和个人图像压缩性能，而且还可以提供一些现行标准不能有效地实现甚至在很多情况下完全无法实现的功能和特性。
这种新的标准更加注重图像的可伸缩表述。
所以就可以在任意给定的分辨率级别上来提供一个低质量的图像恢复，或者在要求的分辨率和信噪比的情况下提取图像的部分区域。
1.JPEG2000的基本介绍及优势相信大家对JPEG这种图像格式都非常熟悉，在我们日常所接触的图像中，绝大多数都是JPEG格式的。
JPEG的全称为Joint Photographic Experts Group，它是一个在国际标准组织(ISO)下从事静态图像压缩标准制定的委员会，它制定出了第一套国际静态图像压缩标准：ISO 10918－1，俗称JPEG。
由于相对于BMP等格式而言，品质相差无己的JPEG格式能让图像文件“苗条”很多，无论是传送还是保存都非常方便，因此JPEG格式在推出后大受欢迎。
随着网络的发展，JPEG的应用更加广泛，目前网站上80％的图像都采用JPEG格式。
但是，随着多媒体应用领域的快速增长，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对数字化多媒体图像资料的要求：网上JPEG图像只能一行一行地下载，直到全部下载完毕，才可以看到整个图像，如果只对图像的局部感兴趣也只能将整个图片载下来再处理；JPEG格式的图像文件体积仍然嫌大；JPEG格式属于有损压缩，当被压缩的图像上有大片近似颜色时，会出现马赛克现象；同样由于有损压缩的原因，许多对图像质量要求较高的应用JPEG无法胜任。
基于GPGPU的JPEG2000图像压缩方法
基于GPGPU的JPEG2000图像压缩方法李玉峰;吴蔚;王恺;崔迎炜【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2013(036)002【摘要】为了进一步加快JPEG2000的压缩速度,对JPEG2000压缩标准进行研究,分析得出JPEG2000核心算法离散小波变换(DWT)部分数据之间的独立性适合并行化处理.NVIDIA最新推出的CUDA(计算统一设备架构)是非常适合大规模数据并行计算的软硬件开发平台.在通用计算图形处理器(General Purpose Graphic Process Unit,GPGPU)上使用CUDA技术实现DWT并行化加速,并针对GPGPU 存储空间的特点进行优化.得出的实验结果表明,经过CUDA并行优化的方法能够有效地提高离散小波变换DWT的计算速度.【总页数】6页(P163-168)【作者】李玉峰;吴蔚;王恺;崔迎炜【作者单位】东南大学移动通信国家重点实验室,南京210096;沈阳航空航天大学电子信息工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学电子信息工程学院,沈阳110136;沈阳航空航天大学电子信息工程学院,沈阳110136;北京方天长久科技有限公司,北京100085【正文语种】中文【中图分类】TN911.73【相关文献】1.基于JPEG2000的遥感图像压缩方法研究 [J], 张宝薇;于珊珊;张晔2.基于预测和JPEG2000的红外图像无损压缩方法 [J], 杨雪;陈凡胜3.基于预测与JPEG2000的高光谱图像无损压缩方法 [J], 刘仰川;巴音贺希格;崔继承;唐玉国4.一种基于FPGA 和ADV212的遥感卫星图像JPEG2000实时解压缩方法 [J], 欧民;谭金林;张国华5.基于GPU的JPEG2000医学图像压缩方法研究 [J], 李德振;孙健永;谭斌;李冰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
JPEG2000静态图像压缩标准
1
第一章 绪论
第一章
绪论
随着现代网络通讯和无线通讯技术的飞速发展，图像压缩技术已经得到了越 来越广泛的应用。与此同时，人们不断追求的高压缩比和尽可能小的图像信息失 真之间的矛盾也日益突出。感兴趣区域（ROI）编码处理方法为解决这一矛盾提 供了一种有效的途径，成为近年来图像处理领域的研究热点之一。 联合图像专家组 （JPEG） 为了更好地满足人们在图像压缩领域的各种应用需 求，于 2000 年 12 月推出了新一代 的静态图像压缩标准——JPEG2000（ ISO 15444）[1]。在制定 JPEG2000 图像压缩标准的过程中，联合图像专家组始终将 能否灵活有效地支持 ROI 编码处理作为衡量该标准的一个重要指标[2]，为实现 ROI 编码提供了一个良好的平台，从而推动着 ROI 编码研究不断丰富、完善， 应用更深入、广泛。
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摘要
感兴趣区域（ ROI ）图像编码处理，是联合图像专家组（ JPEG）新推出的 JPEG2000 静态图像压缩标准中提供的一种新特性。该编码处理方法可以将用户 感兴趣的图像区域（ROI）与背景区域区别开来，并实现对前者优先、优质的编 码操作。 本文主要研究基于 JPEG2000 图像标准的感兴趣区域图像编码的应用算法， 具体工作如下：
第五章 FOVEAL SHIFT 编码方法………..………..….…………...……………..33
jpeg2000原理
jpeg2000原理JPEG2000是一种用于图像压缩和编码的标准，它采用了一种先进的压缩算法，能够在保持高质量图像的同时，显著减小文件的大小。
JPEG2000的原理基于离散小波变换和熵编码。
本文将详细介绍JPEG2000的原理和工作流程。
JPEG2000使用离散小波变换（DWT）来将图像转换为一组频域系数。
通过将图像分解为不同的频带，DWT能够捕捉到图像中的不同尺度和方向的细节。
这种分解过程是通过将图像分解为低频和高频子带来实现的。
低频子带包含图像的整体结构和大部分能量，而高频子带则包含图像的细节信息。
这种分解过程使得JPEG2000能够对图像进行局部处理，从而提高压缩效率。
接下来，JPEG2000使用基于小波系数的量化和编码过程来减小图像的大小。
在量化过程中，JPEG2000根据不同子带的特性对小波系数进行量化。
由于人眼对图像的敏感度不同，JPEG2000能够根据不同频带的重要性进行自适应量化，从而保留图像的重要细节。
量化后，JPEG2000使用无损熵编码来进一步减小图像的大小。
无损熵编码技术能够通过统计和建模来找出图像中的冗余信息，并将其移除。
这种编码方法能够显著减小文件的大小，同时保持图像的高质量。
JPEG2000还具有一些其他的特性和优势。
首先，JPEG2000支持无损和有损压缩。
无损压缩能够完全还原原始图像，适用于对图像质量要求较高的应用，如医学影像。
而有损压缩则能够在一定程度上牺牲图像质量，但能够进一步减小文件的大小，适用于对图像质量要求较低的应用，如互联网传输。
其次，JPEG2000还支持渐进传输和隔行扫描。
渐进传输允许图像从低分辨率逐渐提高到高分辨率，使得用户能够在传输过程中逐步查看图像。
隔行扫描则能够将图像的奇偶行分别编码，从而提高图像的显示效果。
在实际应用中，JPEG2000被广泛应用于许多领域，如卫星图像、数字摄影、医学影像等。
由于其高压缩比和保持图像质量的能力，JPEG2000能够减少存储和传输的成本，并提高图像的可视化效果。
基于GPU的JPEG2000高速图像解压缩研究
解码系统框架
码流发送客户 端 压缩码流 网络或者 SCSI 解码服务器 恢复图像数 据 网络方式 图像显示客户 端
解码服务器上有6块高性能显卡，每个显卡都可以 独立地完成解码，可以根据需要的解码速度，启 动相应数量的显卡。码流发送客户端可以通过网 络向解码服务器提供JPEG2000压缩码流，因此解 码服务器可以解远程码流。图像显示客户端的功 能是显示解码服务器恢复后的图像数据。
解码服务器硬件平台： CPU: 两个6核cpu，软硬件配置：
型号 Inter® Xeon® E5645 主频 2400.144GHz 缓存 12288KB 内存 40GB 硬盘 1.8TB 操作系统 CentOS 64bit
GPU: 6块C2075显卡，软硬件配置：
显卡名称 CUDA驱动版本/运行版本 C2075 4.0/4.0
在进行小波变换时，数据时按行存储在全局存储器 中，因此在进行行处理时，block中的各线程访问 的数据是连续的，通过合并访问，通过一次读取全 局存储器就可以得到所需要的数据。在进行列处理 时，各线程访问的数据不连续，无法使用合并访问， 访问数据速度很慢。为了加快速度，可以借助共享 存储器使用矩阵转置，把列转为行，这样就可以连 续访问。
55.90
37.29 44.02 49.65
21.16
39.69 32.30 25.00
单GPU解码速度测试结果分析： 解码速度（M像素点/s）指的是用28图像总的像素点除以Total的时间， 反映的是像素点的吞吐率；解码速度(MB/s)指的是用28幅图像码流的大 小除以Total的时间，反映的是压缩码流的吞吐率。从每秒解多少像素点 来反映解码速度，可以看出压缩倍数高，解码速度快；比特精度越小， 解码速度越高。从每秒解多少字节的压缩码流来反映解码速度，可以看 出对于同样宽度和高度的图像，压缩倍数小和比特精度高，码流吞吐率 高。
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中某一特定区域的质量 。
码 流
图 １ 正 向 编码 器框 图
３ 感兴趣 区（ ＲＯＩ域 图像编码 ）
３ １ 算法描述 ．
具 有感兴趣 区域 的图像编码将某 一特定的图
像区域编码条件中的优先级 比其他图像区域 （ 背景 ）设置得高
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
些 ，可以相对地提高图像质量 ， 并且 在渐进传送时更早一点
维普资讯
Ｉ 疗设 备 谨 垂 ｌ 蓦
基 于 Ｊ ＥＧ２ ０ Ｐ Ｏ Ｏ的 医学 图像 ＲＯＩ 缩 压
徐 磊 ， 志忠 胡
（ 南京航 空航 天大学 自动化 学院 生物 医学工程 系， 江苏 南京 ２ ０ １ ） １０ ６
【 要】 摘 本文简单介绍 了新一代图像压缩标准 Ｊ ＥＧ２ ０ Ｐ ０ ０压缩原理及 压缩流程 ， 并重 点介 绍了 Ｊ ＥＧ ０ ０标准第 一部分中的 Ｐ ２０ 感兴趣 区域 （ｅ ｉｎｏ ｔｒｓ ｒｇｏ ｆ ｎ ｅｅｔ。Ｒ ） ｉ ＯＩ算法一最大提升算￣（ ｘ ｈｆ）使用 医学 图像 ， Ｍａ ｓ ｉ 。 ｔ 对其进行无损和有损 压缩 ， 以及带矩形区 域 Ｒ 的压缩 ， ＯＩ 实验结果令人满意 。 【 关键 词 】Ｐ Ｊ ＥＧ２０ 感兴趣区域 ； ０ ０； 最大提升算法 【 中图法分类号 】 ＴＮ９ ９ ８ １ ．１ ［ 文献标 志码 】 Ａ 【 文章编号 】０ ７—７ １ （０ ６ ０ １０ ５０ ２ ０ ）２—０ １ ０ ０ ０— ２
原 蚺 明像
随着网上医疗和远程会诊等新 医疗形式 的不断涌现 ， 传统 医院的信息化改造已迫在眉睫。以往传统 的用胶片来存储医学 图像 的方法在管理和使用上很不方便 ， 因此数字医学图像得到 了广泛 的应用 。 而用数字 图像来存储医学 图像需要耗费大量 然 的存储空 间 ， 这样就必须将 图像进行压缩处理 。由于 医学 图像 比较特殊 ，如果采用 一般 的有损压缩 固然能够 得到高 的压缩 率， 但是会产生失真 ， 因而可能造成 医疗纠纷 ； 然而无损压缩 的 压缩率又太低 ， 无法解决 数字医学图像存储量 过大 的问题 。随 着新 一代 压缩标准 Ｊ Ｅ ０ ０的出现 ， 们可以实 现数 字图像 Ｐ Ｇ２ ０ 我 的感兴趣 区域 （ｅ ｉｎｏ ｎｅ ｅｔ，ＲＯＩ编码 ， ｒｇｏ ｆ ｔｒｓ ｉ ） 即对特定 区域 采用 比背景 区域更高 的质量进行编码 。对于数字 医学图像 ， 通 常对 Ｒ 区域采用无损压缩 编码 ，而对背景 区域采用有 损压 ＯＩ 缩， 这样既能大大减小数字 医学图像的存储量 ，又能保 证图像
２ Ｊ ＥＧ ｏ ｏ静态图像压 缩标 准 Ｐ ２０
Ｊ ＥＧ ０ ０编码 器的结构框 图如图 １ Ｐ ２０ 所示 『。它 主要包括 Ｊ 】
优先传送 ， 以达到高 画质 。因此 ， 比起 背景 编码信息 ， 优先在码
ｌｓ ｌｓ ｎ ｏ ｓ ｏ ｏ ｓｅ ｓａ ｄ ｌｓ ｙｃ ｍｐｒ ｓ ｉｎ ａ ｄ ｔ ｅＲＯ Ｉｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｆｒ ｃａ ｇｌ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉａ ｍ ａ 。ａ ｄ ｔ ｅｅ ｅ ｉ ｅ ａ ｅ ｓｏ ｎ ｈ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｏ ｅ ｔ ｎ ｅ ｒ ｇ ｏ ｏ ｔ ｅ ｍ ｄ ｃ ｌ ｉ ｇｅ ｎ ｈ ｘｐ ｒｍ ｎｔｌ ｒ ｓ ｌ Ｓｓ ｔｓａ ｔ ｄ． ｅ ｕ ｔｉ ａ ｉｆｃ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： Ｐ Ｇ２ ０ ； ｅ ｉｎｏ ｔｒｓ（ ｙｗｏ ｄ Ｊ Ｅ ００ ｒｇｏ ｆｉ ｅ ｅｔＲＯＩ ｍａ ｓ ｉ ｔ ｏ ｎ ）； ｘ ｈｆ ｍｅ ｈ ｄ ｔ
１ 引 言
换 ，然后实施小波变换 ； 对分解后 的小 波系数进行量化并选择 感兴趣 区域 （ ＲＯＩ ， ） 组成矩形 编码块 （ｏ ｅｂｏ ｋ ； ｃ ｄ ｌｃ ） 对每个编 码块独立熵编码 ， 为使码流具有容错 性 ， 对码流进行 质量分层 ， 并在码 流 中添加相 应 的标 识符 ，再 根据需要对 码流进 行截取 等 。解码器与编码器顺序相反 ， 最后 形成 重建后 的图像数据 。