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JPEG2000 编解码系统

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JPEG2000 编解码系统. 汇报人:包娜. JPEG2000 的编解码流程. JPEG2000 编码芯片整体架构. 预处理流程. DC level shifting. Color Transformation. C1. JPEG2000 encoding. R. Color image. C2. JPEG2000 encoding. Compressed Image Data. DC level shifting. G. B. DC level shifting. C3. JPEG2000 encoding. 小波变换 DWT.

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Presentation Transcript
slide1

JPEG2000编解码系统

汇报人:包娜

slide4
预处理流程

DC level

shifting

Color

Transformation

C1

JPEG2000

encoding

R

Color

image

C2

JPEG2000

encoding

Compressed

Image Data

DC level

shifting

G

B

DC level

shifting

C3

JPEG2000

encoding

slide5
小波变换DWT

离散小波变换(DWT)是一种有效的多分辨率分析工具,具有良好的时频局部特性,可以将信号分解成具有时域特性的不同子代。其编码效率和图像复原质量均高于传统的离散余弦变换(DCT),从而在信号处理和图像压缩领域得到广泛的应用,如MPEG-4,JPEG2000等。

小波变换将图像分成不同能量的层级,层级越高具有的能量越大,含有的信息量越多。

二级DWT示意图

slide6
提升的DWT

提升算法分析流程

slide9

EBCOT

EBCOT组成模块图

tier1
TIER1编码设计

在tier-1编码过程中,将16位小波系数的每一位看成一个二进制元素,一幅MxN大小的图像的相同位就可以组成一个MxN大小的二维平面,其中去除最高位符号位和最低4位,对剩下的11个位平面进行tier-1编码。

每个位平面在三个通道:清除通道,重要性通道,幅值细化通道中进行编码,这样每个位平面(最高为平面除外)会得到三个通道的编码结果。然而每个通道的编码结果有着不同的重要性,重要性高的通道对图像质量贡献大,这样的通道往往需要保留,而重要性低的通道对图像质量贡献小,会被优先舍弃。在压缩率较高的情况下,就要优先保留重要性较高的通道结果,舍弃重要性较低的通道结果,即所谓实现优化截断。

TIER1编码架构

slide11
BPC编码

BPC编码顺序

确定上下文CX的邻域系数

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BPC编码

  • 三个编码通道:重要性传输通道(SP),幅度细化通道(MRP),清除通道(CP)。
  • 4种编码原语:零编码(ZC),符号编码(SC),量值改进编码(MRC)和游程编码(RLC),分别用来生成BPC编码的最终结果CX。CX总共有19种可能值。
  • 每个编码通道的进入条件与该通道所含的编码原语有关。
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BPC编码

双并行处理窗口

  • 窗口工作过程:
  • B列进行重要性通道的预测
  • C列更新状态信息的的次低位(重要性通道编码后的重要性状态),
  • D列进行幅度细化通道和清除通道的预测,
  • E列更新状态信息的最低位(清除通道编码后的重要性状态)。
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MQ编码

MQ 编码器编码区间示意图

二进制算术编码的基本操作是对当前概率区间进行基于Elias编码的递归划分。当算术编码器接收到一个新的二进制带压缩符号时,对当前区间进行操作,使之成为两个更小的子区间,分别为大概率区间MPS和小概率区间LPS,这里人为规定MPS区间处于LPS区间的上部。

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MQ编码

二进制算数编码流程示意图

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MQ编码

MQ编码器输入为BPC编码器所产生的CX和D,其中CX为上下文,共有19种可能值,在MQ编码器中用于初始状态表的查找。D为所需的编码比特,在MQ编码器中代表大概率符号MPS和小概率符号LPS的其中一种。压缩后的比特流为MQ编码的最终输出,用于后续的EBCOT Tier2编码。

MQ编码器输入输出示意

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MQ编码

  • 首先进行初始化过程,对主要信息进行初始化处理,主要包括CX对应的初始编码信息(Index及MPS)和各寄存器及计数器的初值。
  • 读入上下文信息CX和编码比特D,并通过概率估计模型获得相应的信息来进行ENCODE主体编码。
  • 读入新的CX及D继续编码,直至全部编码完成后,进行最后的flush过程对3个通道的码流进行终结。

MQ编码主流程图