本文主要探讨了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)提出的图像压缩算法与JPEG2000图像压缩算法的结构对比分析。这两种算法都是为了满足航空航天领域对高效、实时图像传输的需求。
CCSDS图像压缩算法基于离散小波变换(DWT),采用9/7双正交浮点DWT和9/7整数DWT,后者用于无损压缩。DWT将图像分为10个子带,通过位平面编码(BPE)处理,每64个小波系数构成一个编码块,其中包含一个直流系数和63个交流系数。这些系数按照特定格式重新排列,然后进行编码。编码段以群为单位进行编码,DC系数采用Rice编码,AC系数经过系数字映射和熵编码,形成嵌入式码流数据格式,支持渐进传输和码率控制。
相比之下,JPEG2000采用5/3整数DWT,其浮点DWT基于Daubechies (9, 7)滤波器,但实现了提升方案,与CCSDS不同。JPEG2000的码流控制更灵活,采用优化截断算法,可以根据预设的比特率(bpp)动态调整每个编码段的最大字节数。
两者的变换域编码策略相似,都是利用DWT减少信号成分间的相关性,增强能量聚集,提高压缩效果和抗误码能力。然而,CCSDS算法在编码细节和效率上与JPEG2000存在差异,例如,CCSDS采用三级DWT,而JPEG2000可能使用更多级数,虽然增加级数可以提高图像质量,但也会增加计算复杂度。
总结来说,CCSDS图像压缩算法适合于太空飞行器上的简单硬件环境,其结构相对简单,易于理解和应用,而JPEG2000则提供了更高级的功能和灵活性,适用于更广泛的场景。两者各有优缺点,具体选择应根据应用场景和性能需求来决定。