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基于JPEG2000 的感兴趣区域编码的研究 薛晓璇 太原理工大学计算机与软件学院，太原 (030024) E-mail: xuexiaoxuan2007@163.com 摘 要：感兴趣区域编码是在JPEG2000 编码的基础上提出来的。本文分析了感兴趣区域编 码在图像压缩中的必要性，介绍了图像感兴趣区域编码的思想及编码过程，并探讨了感兴趣 区域编码的研究现状。 关键词：JPEG2000；感兴趣区域；小波变换 中图分类号：TN919 1．引言 在现代通信技术中，图像作为信息含量最丰富的载体，起着重要的作用。但图像的数据 量很大，为了有效的传输和存储图像，必须对图像数据进行有效的压缩。几十年来，图像编 码的领域非常活跃，人们提出了大量的编码方法，这些压缩方法总体上可以分为两类：有损 压缩方法和无损压缩方法。有损压缩方法压缩效率高，但恢复的图像会出现降质现象。无损 压缩方法压缩效率低，但是能保证恢复图像质量不降低。 在实际应用中，图像的接收者往往只对图像的某一部分感兴趣。例如，在医生观察医疗 图像时，关心的只是病人发生病变的部分，这部分区域被称为“感兴趣区域（ROI，Regions of Interest ）” 。把感兴趣以外的区域称为“背景区域（BG ，Background ）” 。从主观上来讲，感 兴趣区域恢复质量的好坏直接影响对恢复图像的整体评价。因此可以对图像中 ROI 采用低 压缩比的压缩，甚至无损压缩，以获得比较高的图像质量；而对于BG 图像，则仍采用高压 缩比、质量相对较差的有损压缩，以节省空间。这样既可以满足人们对图像的要求，又能降 低传输时间，节省存储空间，实现了真正的交互式压缩。这就是感兴趣区域编码技术。[1] ROI 编码处理思想不仅能够满足人们在低比特率条件下对重要的图像信息实现高质量， 甚至无损恢复的要求，还可以通过与图像压缩算法相结合来很好的解决通讯过程中的带宽瓶 颈、存储空间等问题。这些突出的优点使得 ROI 编码处理方法成为了近年来图像处理领域 的研究热点。 2 ．感兴趣区域(ROI)的编码思想 JPEG2000 标准中定义了一般移位算法和最大移位算法两种ROI 编码。根据需要在原图 像中选定一个或若干个ROI 区域，对图像做小波变换并对边界做适当调整，计算ROI 掩模， 将ROI 掩模内的小波图像系数进行扩大，或对ROI 掩模外的背景系数进行缩小，保证位于 ROI 掩模内的系数的位平面相对较高，在随后的嵌入式编码时优先被编码。解码时根据ROI 掩模以及ROI 系数扩大或缩小的情况进行处理。ROI 编码的思想是改变ROI 掩模内的系数 与ROI 掩模外的背景系数之间的相对关系，使ROI 掩模内的系数值大于ROI 掩模外的系数 值，致使嵌入式编码时ROI 掩模内系数优先被编码，在有损压缩中 ROI 的损失较小。ROI 系数首先被传输和解码，保证ROI 的重构图像质量。 由于感兴趣区域编码是在JPEG2000 的基础上提出来的，所以实现ROI 编码实际上就是 在JPEG2000 编码的基础上增加ROI 区域的确定过程、ROI 模板生成过程、小波系数调整和 ROI 形状及位置信息的编解码过程，以及由此引起对原算法的相应调整过程。以下为 ROI 编码的基本工作原理图： - 1 - 图1 感兴趣区域编码的基本原理图 Fig1the basic principle of region of interest coding 3 ．感兴趣区域编码过程 该编码方法具体过程为：①计算小波变换；②人为的选定感兴趣区域，然后计算相应的 感兴趣区域掩模；③量化小波系数；④用给定的缩放值 s 对 ROI 掩码内的小波系数进行放 大（即把感兴趣区域系数放大2s 倍）；⑤对所有系数位平面依次进行熵编码，最重要的位平 面首先被编码。 3.1 计算小波变换 小波变换的子带分解过程为