《空间数据与信息传输系统+图像数据压缩GBT+42651-2023》详细解读

《空间数据与信息传输系统图像数据压缩GB/T42651-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号和缩略语4\.1符号4\.2缩略语5总则contents目录5\.1概述5\.2位序号约定6离散小波变换6\.1概述6\.2图像数据6\.3一维信号小波变换6\.4一维信号小波逆变换6\.5一级二维离散小波变换contents目录6\.6一级二维离散小波逆变换6\.7多级二维离散小波变换6\.8多级二维离散小波逆变换6\.9子带权重7位平面编码器7\.1概述7\.2段头信息7\.3直流系数初始化编码contents目录7\.4交流系数位深编码7\.5位平面编码实现011范围规定了空间数据与信息传输系统中图像数据的压缩要求包括压缩方法、压缩质量、压缩效率等方面的具体规定。1范围适用于航天、航空、遥感等领域的图像数据传输针对这些领域中的图像数据传输需求，提出了相应的压缩标准和要求。涵盖了不同种类的图像数据无论是可见光图像、红外图像还是多光谱图像等，都包含在该标准的适用范围之内。022规范性引用文件2规范性引用文件核心引用标准该标准可能引用了与图像数据处理、压缩技术相关的其他国家标准或国际标准，确保技术术语和操作方法的统一性和准确性。技术兼容性规定安全与可靠性要求规范性引用文件可能包括对于技术兼容性的具体规定，以确保不同系统间能够无缝对接，保证图像数据的有效传输和接收。这部分可能涉及数据压缩过程中的安全协议和可靠性标准，以保障数据在传输和存储过程中的安全性和完整性。033术语和定义离散小波变换一种信号处理技术，可将信号分解成不同频率的子带信号，实现对信号的多尺度分析，常用于图像压缩中。图像数据压缩指采用数学方法对图像数据进行处理，以减少其数据量，便于存储和传输的过程。空间数据与信息传输系统指用于采集、处理、存储、传输和管理空间数据的系统，包括遥感、地理信息系统、全球定位系统等。3术语和定义044符号和缩略语4符号和缩略语符号本标准中可能使用了一系列特定的符号来表示不同的参数、变量或常量。这些符号具有明确的定义，并在文中进行了详细的解释，以确保读者能够准确理解其在标准中的应用和意义。缩略语为了简化表述和提高可读性，标准中可能使用了一些缩略语。这些缩略语代表了特定的术语或概念，例如，可能包括数据压缩算法、传输协议、编码方式等相关的专业术语。每个缩略语在首次出现时，都会伴随其全称和解释，以便读者理解。解释与应用符号和缩略语的使用不仅简化了标准的表述，还提高了其专业性和准确性。读者在查阅和理解标准时，需要注意这些符号和缩略语的具体含义，并结合上下文进行准确解读。同时，这些符号和缩略语也体现了标准制定者对于细节和准确性的高度关注。054.1符号4.1符号符号定义标准中明确了一系列符号，这些符号在图像数据压缩的算法和公式中起着关键作用，确保技术描述的准确性和一致性。符号用途不同的符号在压缩算法中代表不同的参数、变量或函数，如小波变换系数、编码长度、量化步长等，它们对于理解和实现压缩过程至关重要。标准化意义通过统一符号体系，该标准促进了不同研究和应用之间的交流与协作，为空间数据与信息传输系统的图像数据压缩提供了通用的语言。064.2缩略语4.2缩略语01离散小波变换（DiscreteWaveletTransform），是一种在时间和频率域上都能提供良好局部化性质的分析方法，特别适合于图像处理中的多分辨率分析。位平面编码（BitPlaneCoding），是一种将图像的像素值分解到不同的位平面上进行编码的技术，可以有效地对图像数据进行压缩。表示“不等于”（NotEqual），在标准中可能用于描述某些参数或条件的非等同性。0203DWTBPCNEQ075总则适用于空间数据与信息传输系统中的静态图像数据压缩。旨在提高图像数据传输效率和存储效率。本标准规定了空间数据与信息传输系统中图像数据压缩的要求和方法。5总则085.1概述标准制定的背景和目的为了提高空间数据与信息传输系统中图像数据传输效率和存储利用率，制定了本标准，规定了图像数据压缩的要求和方法。标准的适用范围与其他标准的关联5.1概述本标准适用于空间数据与信息传输系统中的图像数据压缩，包括遥感图像、航空图像等各类图像数据的压缩处理。本标准引用了多个与图像数据压缩相关的国家标准和行业标准，确保了与其他标准的协调性和一致性。095.2位序号约定在GB/T42651-2023标准中，采用了2位序号来对图像数据压缩过程中的各个部分进行编号和识别。这种编号方式有助于简化数据处理流程，并确保各部分数据能够被准确识别和调用。序号编码方式5.2位序号约定2位序号约定广泛应用于该标准的各个环节中，包括但不限于图像数据的分割、压缩、传输和解压等过程。通过统一的序号编码，可以实现对图像数据全流程的精准控制和管理。序号应用范围每个2位序号都唯一对应着图像数据处理过程中的一个特定环节或数据块。这种一一对应的关系确保了数据的完整性和准确性，同时也为后续的数据分析和处理提供了便利。序号与数据关联106离散小波变换变换原理离散小波变换是对基本小波的尺度和平移进行离散化。在图像处理中，它通过将图像分解为不同尺度和方向的小波系数，来提取图像的局部特征。01.6离散小波变换应用优势与传统的离散余弦变换相比，离散小波变换能够更好地处理非平稳信号，同时消除DCT压缩带来的方块效应，从而更有效地压缩和存储图像数据。02.标准中的应用在《空间数据与信息传输系统图像数据压缩》标准中，离散小波变换被作为一种重要的图像压缩方法，有助于提高图像传输效率和存储性能。03.116.1概述01标准制定的背景和目的随着空间数据与信息传输系统的不断发展，图像数据压缩技术的需求日益凸显。本标准旨在规范空间数据与信息传输系统中图像数据的压缩方法，提高数据传输效率和存储效率。适用范围和应用领域本标准适用于空间数据与信息传输系统中图像数据的压缩，可广泛应用于航空航天、遥感、地理信息系统等领域，为相关行业提供技术支持。与其他标准的关联本标准与其他相关标准相互补充，共同构成完整的空间数据与信息传输标准体系。在实施过程中，需遵循相关标准的规范和指导。6.1概述0203126.2图像数据6.2图像数据图像数据类型与格式该标准详细规定了空间数据与信息传输系统中图像数据的类型与格式。这包括但不限于各种遥感图像、地图图像以及其他空间相关图像数据。通过标准化这些数据格式，可以确保不同系统之间的兼容性和数据交换的顺畅性。压缩技术与方法GB/T42651-2023明确了图像数据的压缩技术与方法。其中可能包括无损压缩和有损压缩两种技术，以及如离散小波变换、位平面编码等具体的压缩方法。这些技术的应用旨在减小图像数据的大小，提高传输效率，同时保持图像质量。图像质量与压缩效率标准中还可能涉及对图像质量和压缩效率的要求和评估方法。这包括压缩后图像的清晰度、色彩保真度以及压缩比等指标。通过设定这些标准，可以确保在压缩过程中图像质量不会受到过度损失，同时达到理想的压缩效果。136.3一维信号小波变换小波变换的基本原理：小波变换是一种时间和频率的局部变换，能有效地从信号中提取信息。它通过伸缩平移运算对信号进行多尺度细化分析，具有良好的时频定位特性。变换过程与特点：一维信号小波变换的过程包括信号的分解和重构。在分解过程中，原始信号被分解为一系列小波系数，这些系数表示了信号在不同尺度和位置上的特征。重构过程则是通过这些小波系数恢复出原始信号。小波变换的特点是具有多分辨率分析的能力，可以同时在时域和频域对信号进行分析。一维信号小波变换的应用：在空间数据与信息传输系统中，一维信号小波变换被广泛应用于图像数据的压缩。通过对图像数据进行小波变换，可以将图像分解为不同尺度和方向上的子带，便于后续的量化和编码操作。6.3一维信号小波变换146.4一维信号小波逆变换6.4一维信号小波逆变换逆变换过程一维信号小波逆变换是小波变换的一个重要环节，其目的是从变换后的小波系数重构出原始信号。在GB/T42651-2023标准中，这个过程被详细规定，确保了数据压缩和解压缩的准确性和一致性。01重构精度在进行一维信号小波逆变换时，重构精度是一个关键指标。标准中对于重构精度有明确要求，确保在压缩和解压缩过程中，信号的损失被控制在可接受的范围内，从而保持原始数据的质量和完整性。02计算效率为了提高数据处理的效率，一维信号小波逆变换的计算方法也需要优化。在GB/T42651-2023中，可能会采用快速小波变换算法等高效计算方法，以减少计算复杂度，加快处理速度，满足实时性要求较高的应用场景。03156.5一级二维离散小波变换一级二维离散小波变换是对图像进行水平和垂直两个方向的小波分解，得到图像的近似分量和细节分量。这种变换能够提取图像在不同尺度和方向上的特征信息。变换原理一级二维离散小波变换在图像处理中具有重要意义。它可以用于图像压缩，通过保留重要的近似分量和细节分量，去除冗余信息，从而减小图像数据的存储空间。此外，它还可以用于图像增强、特征提取等任务，提高图像处理的效率和准确性。应用价值6.5一级二维离散小波变换166.6一级二维离散小波逆变换6.6一级二维离散小波逆变换一级二维离散小波逆变换是小波变换的一个重要环节，其目的是从变换后的小波系数重构出原始图像。这一过程中，需要利用小波基函数和尺度函数，通过逆变换公式将小波系数转换回时域信号。逆变换原理首先，需要选择合适的小波基函数和相应的尺度函数。然后，根据小波系数和所选的小波基函数，利用逆变换公式进行重构计算。最后，通过迭代计算得到重构后的原始图像。实现步骤一级二维离散小波逆变换在空间数据与信息传输系统图像数据压缩中具有重要意义。通过逆变换，可以无损或近似无损地重构出原始图像，保证了图像的质量和完整性。同时，小波变换具有良好的时频局部化特性，能够有效地处理图像中的细节和边缘信息，提高图像压缩的效率和质量。应用价值176.7多级二维离散小波变换变换原理多级二维离散小波变换是一种将图像分解为多个尺度和方向上的子带信号的技术。它通过对图像进行多级分解，得到不同分辨率下的小波系数，从而实现图像的多尺度描述。6.7多级二维离散小波变换实现步骤1.图像分解：在每一级变换中，原始图像或上一级变换得到的低频子带图像被进一步分解为四个子带：一个低频子带（LL）和三个高频子带（LH、HL、HH），分别对应水平、垂直和对角线方向上的细节信息。2.系数处理：对每个子带的小波系数进行量化和编码，以便进一步压缩和存储。6.7多级二维离散小波变换根据需要，可以对低频子带（LL）进行多级分解，以获得更粗糙尺度上的图像描述。3.多级分解多级二维离散小波变换在空间数据与信息传输系统图像数据压缩中具有显著优势。它能够有效去除图像中的冗余信息，同时保留重要特征，从而实现高效的图像压缩。此外，小波变换还具有良好的时频局部化特性，能够捕捉图像的局部细节信息，因此在图像处理和分析中具有广泛应用。应用与优势6.7多级二维离散小波变换186.8多级二维离散小波逆变换6.8多级二维离散小波逆变换多级二维离散小波逆变换是小波变换的重要组成部分，其过程是将经过小波变换压缩的图像数据进行重构，还原成原始图像。这一过程涉及到多级小波系数的处理和重构算法的应用，以确保图像数据的完整性和质量。多级二维离散小波逆变换的实现通常包括几个关键步骤。首先，需要对压缩后的小波系数进行解码；其次，利用这些解码后的系数进行小波重构，逐步还原出各级别的图像细节；最后，通过合并各级别的重构结果，得到最终的原始图像。在空间数据与信息传输系统中，图像数据的压缩与解压缩对于节省存储空间、提高传输效率至关重要。多级二维离散小波逆变换作为其中的关键技术，能够有效地保证图像数据在压缩与解压缩过程中的质量和完整性，从而满足各种应用场景的需求。变换原理实现步骤应用意义196.9子带权重6.9子带权重子带权重的确定方法通常基于图像内容的统计特性和人眼视觉系统的特性来确定。例如，对于包含大量细节和边缘的高频子带，可以给予较大的权重，以保留更多的图像信息。子带权重的应用效果通过合理设置子带权重，可以在保证图像质量的前提下，进一步提高压缩比，减少存储空间和网络传输带宽的占用。同时，也有助于提升解压缩后的图像质量，使其更符合人眼的视觉感知特性。子带权重的定义在图像数据压缩中，子带权重指的是对不同频率子带的数据进行加权处理，以优化压缩效果和图像质量。030201207位平面编码器7位平面编码器7位平面编码器是基于位平面编码技术的一种编码器。位平面编码是一种图像压缩技术，它将图像的每个像素值分解为多个位平面，然后对每个位平面进行独立编码。这种编码方式可以有效地利用像素值之间的相关性，提高压缩效率。编码原理7位平面编码器在空间数据与信息传输系统中具有广泛应用。由于空间数据通常包含大量的图像信息，因此需要进行高效的压缩以节省传输带宽和存储空间。7位平面编码器能够提供高质量的图像压缩效果，适用于卫星遥感、无人机航拍等领域。应用领域7位平面编码器采用先进的编码算法和优化技术，能够实现高效的图像压缩。同时，它还具有较低的复杂度和延迟，能够满足实时传输和处理的需求。此外，该编码器还支持多种图像格式和分辨率，具有广泛的适用性。技术特点010203217.1概述7.1概述标准主要内容本标准确立了空间数据与信息传输系统图像数据压缩的总则，详细描述了离散小波变换、位平面编码等先进的压缩方法。这些方法在确保图像质量的同时，能够显著降低数据大小，从而优化存储和传输性能。此外，标准还规定了压缩数据的格式和相关技术要求，以确保不同系统之间的兼容性和互操作性。标准实施意义此标准的实施对于提高空间数据与信息传输效率、降低存储和传输成本具有重要意义。它不仅能够促进空间技术的进一步发展，还将推动我国在相关领域达到国际先进水平，为航天、遥感、地理信息系统等领域提供有力支持。标准制定背景随着空间技术与信息技术的融合发展，空间数据与信息传输系统的图像数据量急剧增加。为了有效存储和传输这些数据，急需一种高效的图像数据压缩标准。因此，国家标准化管理委员会联合相关部门，制定了《空间数据与信息传输系统图像数据压缩》国家标准。227.2段头信息段头结构段头信息是图像数据压缩中的关键组成部分，它包含了关于后续图像数据的重要参数和描述。在GB/T42651-2023标准中，段头信息的结构被明确定义，确保了不同系统之间的兼容性和互操作性。参数设置段头信息中包含了一系列的参数，如图像的宽度、高度、颜色深度、压缩算法标识等。这些参数为解压程序提供了必要的指令，使其能够正确地解码和重建原始图像。重要性与作用段头信息在图像数据压缩中起着至关重要的作用。它不仅为解压提供了必要的指导，还确保了图像数据的完整性和准确性。如果段头信息损坏或丢失，将可能导致整个图像文件无法正确解压和显示。7.2段头信息237.3直流系数初始化编码7.3直流系数初始化编码编码原理直流系数初始化编码是图像压缩中的一个重要步骤，它涉及到对图像中每个颜色分量的直流分量（即平均亮度或颜色）进行编码。这一步骤有助于减少图像数据的冗余，提高压缩效率。编码过程在直流系数初始化编码过程中，首先计算每个8x8像素块的直流系数，即该块内所有像素值的平均值。然后，对这个直流系数进行量化和编码，以便更有效地存储和传输。重要性直流系数是图像压缩中的关键参数，它包含了图像块的大部分能量。通过有效地编码直流系数，可以显著降低图像数据的存储和传输成本，同时保持图像质量。这种编码方法是许多现代图像和视频压缩标准（