1、简述jpeg、jbig、mpeg和h.26x等压缩标准的特点。
答：jbig标准：最早的二值图像压缩标准是itu从2023年开始制订的g3, g4标准，主要应用于传真机文件压缩。
后来jtc成立了联合二值图像组—jbig(joint bi-level image group)，在2023年制订了二值图像或低精度的灰度图像的无损压缩国际标准jbig，其性能高于g3、g4，而且适合渐进传输。在2023年又制订新的二值图像标准jbig2。
jpeg标准：在2023年，jtc成立了联合图像专家组jpeg(joint photographic expert group)，进行灰度和彩色静止图像编码的标准化工作。在比较了一系列压缩算法后，jpeg成员在2023年选择了以离散余弦变换dct为核心的编码方法。
从2023年到2023年，jpeg成员继续对算法进行**、测试和证明。jpeg在2023年成为国际标准草案(dis)，2023年成为国际标准(cis)。在1995，又推出了适合无损图像压缩的jpeg-ls标准。
随着多**和网络技术的发展，jpeg已不能满足当前市场和应用的需要，在2023年，jpeg专家组又制订了最新的国际标准jpeg2000。
mpeg标准：iso的活**像专家组(moving picture expert group)负责制订用于数字存储媒介中活**像及伴音的编码标准。1993制订了在cdrom、硬盘等媒介上存储cif格式**的mpeg1标准(速率小于1.
5mb/s)。2023年制订了mpeg2标准，其比特率扩大到10~20mb/s，支持hdtv格式。近年来又制订了针对不同应用的mpeg4和mpeg7等标准。
h.26x标准：早在2023年，itu就制订了数字**编码标准h.
120。为了适应可视**和会议电视的需要，itu的可视**专家组承担了**编解码标准的制订工作，在2023年制订了在isdn上传输的h.261标准(p×64kb/s)。
在2023年和2023年又分别推出了适合低比特率传输的h.263和h.263+标准，最近又推出了新的h.
26l标准。
2、简述几种典型的联合信源信道编码研究方法。
答：对于静止图像的联合信源信道编码，最早的工作由modestino等人在2023年提出。针对一些markov信源，farvardin等人给出了噪声信道下的最优量化，并且讨论了噪声信道下的矢量量化。
gray等人设计了联合信源信道的网格波形编码器。
对于信源控制的信道编解码，最早的工作由sayood、borkenhagen、sayood等人以及phambo和farvadin提出。这种信源控制的信道编解码的主要思想是：信道译码器利用未压缩或部分压缩的信源数据中的冗余信息来提高信道译码的性能。
在无线信道中对信源数据保留一定的冗余信息可以提高信道译码的正确性。另外，许多信道译码的文献中指出，在接收端运用软判决可以获得2~3db的增益。最近人们发现在声音、图像、**等信源解码中运用软判决也将提高系统性能。
这里的“软”意指信道译码时，不仅提供二进制(硬)判决结果，并且提供译码的可靠性参数。这种方法被人们称为“软输入/软输出”译码，并已被应用于turbo码中。
另一种联合信源信道编码的方法是根据信道优化的信源编码。该方法的主要思想是信源编码根据信道模型设计自身的分级量化。该方法最早由kurten-back和wintz提出，farvardin和vaishampayan对此做了进一步的研究。
ayanoglu和gray将这种设计方法引入了网格波形编码中。kumazama等人提出信道最优矢量量化(channel-optimized vector quantization, covq)方法，farvardin对covq进行了研究。phamdo等人提出了一种低复杂度树结构的多级矢量量化方法。
以上联合信源信道编码方法，根据信源编码的不同，可分为基于dct系统和基于子带(小波)系统。对于基于dct系统的联合信源信道编码，最早的工作由modestino等人提出，他们对dct变换系数的索引值进行了不等错误保护(unequal error protection, uep)并指出随着信道误码率的增加，最好增加信道编码的冗余而降低信源编码的码率。
除了以dct变换为基础的编码系统外，以小波变换为基础的子带信源编码已经成为当今变换编码研究的另一大方向。shapiro提出了小波内嵌零树(ezw)编码算法，said和pearlman对其进行了改进，并提出了spiht算法。他们的思想是在对图像进行子带(小波)分解之后，将小波系数组织成树形结构，对重要的系数进行量化和算术编码。
这种算法能够提供渐进传输和可调的编码速率，对静止图像的压缩可以提供很好的效果。对于基于小波系统的联合信源信道编码，man等人将信源编码器的输出分为三个种类：即结点序列，后代序列以及精细序列，只有后代序列进行变长编码，而三种序列后都要加以rcpc码进行保护。
这样就以一定的压缩比的损失换取了信源码流的自身抗误码性能。该方法在误码率为10-2的情况下可以提供超过6db的增益。sherwood和zeger将输出码流以200比特为单位分成固定长度的数据包，之后加上内码为rcpc码，外码为crc校验码的级联信道编码[21]。
ruf和hagenauer利用子带编码的残留冗余信息设计了一种apri-sova译码器，可以在不增加比特率的前提下取得0.5db的信噪比(snr)增益。
以小波变换为基础的子带联合信源信道编码也能够用于压缩和传输**。cheung和zakhor提出了三维子带编码和rcpc码结合的方法。在该方法中，信源编码对渐进精细过程运用了层量化。
对于每个子带的每个比特平面，用作信道错误保护的码字是不同的。srinivasan和chellappa运用有限markov模型构造了衰落信道模型，对cheung和zakho提出的方法做了研究。他们提出的方法都假设在接收端与发射端之间存在反馈信道，使得发射端可以实时调整传输速率。
除了上述方法外，近年来人们在联合信源信道编码方面又有了一些新的进展。baniste等人提出了一种针对jpeg2000信源编码采用turbo码作为信道编码的联合编码方法，hamzaoui等人提出了一种internet和无线信道下传输内嵌图像的联合信源信道编码方法[26]，在文献中采用局部搜索算法对信源进行最优化不等错误保护，并对spiht、jpeg2000和3d spiht算法分别进行了**。
3、简述重建图像质量的评价准则。
答：描述接收端重建图像相对原始图像偏离程度的测度一般称为保真度(逼真度)准则。通用的准则可分为两大类：客观保真度和主观保真度准则。
1) 客观保真度准则。最常用的客观保真度准则是原图像和接收端重建图像之间的均方根误差和均方根峰值信噪比两种。令代表原图像，代表对先压缩又解压缩后得到的的近似，对任意和，和之间的误差定义为。
若和均为，则它们之间均方根误差为。
如果将看作原始图像和噪声的和，那么解压图像的均方信噪比为。
如果对上式求平方根，就得到均方根信噪比。实际使用中常将归一化并用分贝(db)表示，令。
则有。如果令，则可得到峰值信噪比。
2) 主观保真度准则。尽管客观保真度准则提供了一种简单、方便的评估信息损失的方法，但很多解压缩图像最终都是供人**的。事实上，具有相同客观保真度的图像，人的视觉可能产生不同的视觉效果。
这是因为客观保真度是一种统计平均意义下的度量准则，对于图像中的细节无法反映出来。而人的视觉系统具有独特的特性，能够察觉出来。这种情况下，用主观的方法来测量图像的质量更为合适。
一种常用的方法是对一组(不少于20人)观察者显示图像，并将他们对该图像的评分取平均，用来评价一幅图像的主观质量。
评价也可对照某种绝对尺度进行。表1给出一种对电视图像质量进行绝对评价的尺度，根据图像的绝对质量进行打分。也可通过将和逐个进行对照，则可以得到相对的质量分。
例如可用来代表主观评价。
表1：电视图像质量评价尺度。
4、给出jpeg2000压缩编码的原理框图，并概述各个模块的功能。
答：jpeg2000标准编码器和解码器的基本框架如下图1所示。上方为编码器结构，对于原始图像，采用分量变换和小波正变换等变换，然后进行量化编码和熵编码等，最后生成压缩图像数据。
下方为解码器结构，作为编码器的反向处理，在熵编码和逆量化之后采用小波逆变换和分量逆变换。
图1 ：jpeg2000编/解码系统框架。
jpeg2000的编码过程中，首先是预处理过程，它包括dc(直流电平)电平转换模块和rgb转yuv模块(把图像的rgb颜色空间转换成yuv空间)，其中包括着片划分(tiling)，此模块的主要功能是将图像分割成互不重叠的图像片和去除颜色成分之间的相关性。对于较大的原始图像，可以把图像划分成互不重叠具有相同尺寸的图像片(tiles)，而尺寸较小的图像可以不进行片划分(tiling)。离散小波变换模块对图像数据进行小波变换，形成不同分辨率的子带系数，并把这些子带系数细分为编码块(code block)。
而tier-1编码和tier-2编码模块，主要是完成比特平面编码，熵编码和码流组织，最终形成jpeg2000标准码流。图2-1中的熵编码是jpeg2000编码系统中的主要部分，占了编码的大部分时间。ebcot主要由两部分组成tier-1编码和tier-2编码，tier-1编码中包含比特模型编码形成算术编码所需要的上下文(context)和编码比特。
tier-2编码主要是码率控制和打包(packet)。
解码器的顺序正好与编码器的顺序相反，它包括tier2解码器、tier1解码器、反量化、小波反变换、后处理等操作。
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