《空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮GB/T42651-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規范性引用文件3術語和定義4符號和縮略語4\.1符號4\.2縮略語5總則contents目錄5\.1概述5\.2位序號約定6離散小波變換6\.1概述6\.2圖像數據6\.3一維信號小波變換6\.4一維信號小波逆變換6\.5一級二維離散小波變換contents目錄6\.6一級二維離散小波逆變換6\.7多級二維離散小波變換6\.8多級二維離散小波逆變換6\.9子帶權重7位平面編碼器7\.1概述7\.2段頭信息7\.3直流系數初始化編碼contents目錄7\.4交流系數位深編碼7\.5位平面編碼實現011范圍規定了空間數據與信息傳輸系統中圖像數據的壓縮要求包括壓縮方法、壓縮質量、壓縮效率等方面的具體規定。1范圍適用于航天、航空、遙感等領域的圖像數據傳輸針對這些領域中的圖像數據傳輸需求，提出了相應的壓縮標準和要求。涵蓋了不同種類的圖像數據無論是可見光圖像、紅外圖像還是多光譜圖像等，都包含在該標準的適用范圍之內。022規范性引用文件2規范性引用文件核心引用標準該標準可能引用了與圖像數據處理、壓縮技術相關的其他國家標準或國際標準，確保技術術語和操作方法的統一性和準確性。技術兼容性規定安全與可靠性要求規范性引用文件可能包括對于技術兼容性的具體規定，以確保不同系統間能夠無縫對接，保證圖像數據的有效傳輸和接收。這部分可能涉及數據壓縮過程中的安全協議和可靠性標準，以保障數據在傳輸和存儲過程中的安全性和完整性。033術語和定義離散小波變換一種信號處理技術，可將信號分解成不同頻率的子帶信號，實現對信號的多尺度分析，常用于圖像壓縮中。圖像數據壓縮指采用數學方法對圖像數據進行處理，以減少其數據量，便于存儲和傳輸的過程。空間數據與信息傳輸系統指用于采集、處理、存儲、傳輸和管理空間數據的系統，包括遙感、地理信息系統、全球定位系統等。3術語和定義044符號和縮略語4符號和縮略語符號本標準中可能使用了一系列特定的符號來表示不同的參數、變量或常量。這些符號具有明確的定義，并在文中進行了詳細的解釋，以確保讀者能夠準確理解其在標準中的應用和意義。縮略語為了簡化表述和提高可讀性，標準中可能使用了一些縮略語。這些縮略語代表了特定的術語或概念，例如，可能包括數據壓縮算法、傳輸協議、編碼方式等相關的專業術語。每個縮略語在首次出現時，都會伴隨其全稱和解釋，以便讀者理解。解釋與應用符號和縮略語的使用不僅簡化了標準的表述，還提高了其專業性和準確性。讀者在查閱和理解標準時，需要注意這些符號和縮略語的具體含義，并結合上下文進行準確解讀。同時，這些符號和縮略語也體現了標準制定者對于細節和準確性的高度關注。054.1符號4.1符號符號定義標準中明確了一系列符號，這些符號在圖像數據壓縮的算法和公式中起著關鍵作用，確保技術描述的準確性和一致性。符號用途不同的符號在壓縮算法中代表不同的參數、變量或函數，如小波變換系數、編碼長度、量化步長等，它們對于理解和實現壓縮過程至關重要。標準化意義通過統一符號體系，該標準促進了不同研究和應用之間的交流與協作，為空間數據與信息傳輸系統的圖像數據壓縮提供了通用的語言。064.2縮略語4.2縮略語01離散小波變換（DiscreteWaveletTransform），是一種在時間和頻率域上都能提供良好局部化性質的分析方法，特別適合于圖像處理中的多分辨率分析。位平面編碼（BitPlaneCoding），是一種將圖像的像素值分解到不同的位平面上進行編碼的技術，可以有效地對圖像數據進行壓縮。表示“不等于”（NotEqual），在標準中可能用于描述某些參數或條件的非等同性。0203DWTBPCNEQ075總則適用于空間數據與信息傳輸系統中的靜態圖像數據壓縮。旨在提高圖像數據傳輸效率和存儲效率。本標準規定了空間數據與信息傳輸系統中圖像數據壓縮的要求和方法。5總則085.1概述標準制定的背景和目的為了提高空間數據與信息傳輸系統中圖像數據傳輸效率和存儲利用率，制定了本標準，規定了圖像數據壓縮的要求和方法。標準的適用范圍與其他標準的關聯5.1概述本標準適用于空間數據與信息傳輸系統中的圖像數據壓縮，包括遙感圖像、航空圖像等各類圖像數據的壓縮處理。本標準引用了多個與圖像數據壓縮相關的國家標準和行業標準，確保了與其他標準的協調性和一致性。095.2位序號約定在GB/T42651-2023標準中，采用了2位序號來對圖像數據壓縮過程中的各個部分進行編號和識別。這種編號方式有助于簡化數據處理流程，并確保各部分數據能夠被準確識別和調用。序號編碼方式5.2位序號約定2位序號約定廣泛應用于該標準的各個環節中，包括但不限于圖像數據的分割、壓縮、傳輸和解壓等過程。通過統一的序號編碼，可以實現對圖像數據全流程的精準控制和管理。序號應用范圍每個2位序號都唯一對應著圖像數據處理過程中的一個特定環節或數據塊。這種一一對應的關系確保了數據的完整性和準確性，同時也為后續的數據分析和處理提供了便利。序號與數據關聯106離散小波變換變換原理離散小波變換是對基本小波的尺度和平移進行離散化。在圖像處理中，它通過將圖像分解為不同尺度和方向的小波系數，來提取圖像的局部特征。01.6離散小波變換應用優勢與傳統的離散余弦變換相比，離散小波變換能夠更好地處理非平穩信號，同時消除DCT壓縮帶來的方塊效應，從而更有效地壓縮和存儲圖像數據。02.標準中的應用在《空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮》標準中，離散小波變換被作為一種重要的圖像壓縮方法，有助于提高圖像傳輸效率和存儲性能。03.116.1概述01標準制定的背景和目的隨著空間數據與信息傳輸系統的不斷發展，圖像數據壓縮技術的需求日益凸顯。本標準旨在規范空間數據與信息傳輸系統中圖像數據的壓縮方法，提高數據傳輸效率和存儲效率。適用范圍和應用領域本標準適用于空間數據與信息傳輸系統中圖像數據的壓縮，可廣泛應用于航空航天、遙感、地理信息系統等領域，為相關行業提供技術支持。與其他標準的關聯本標準與其他相關標準相互補充，共同構成完整的空間數據與信息傳輸標準體系。在實施過程中，需遵循相關標準的規范和指導。6.1概述0203126.2圖像數據6.2圖像數據圖像數據類型與格式該標準詳細規定了空間數據與信息傳輸系統中圖像數據的類型與格式。這包括但不限于各種遙感圖像、地圖圖像以及其他空間相關圖像數據。通過標準化這些數據格式，可以確保不同系統之間的兼容性和數據交換的順暢性。壓縮技術與方法GB/T42651-2023明確了圖像數據的壓縮技術與方法。其中可能包括無損壓縮和有損壓縮兩種技術，以及如離散小波變換、位平面編碼等具體的壓縮方法。這些技術的應用旨在減小圖像數據的大小，提高傳輸效率，同時保持圖像質量。圖像質量與壓縮效率標準中還可能涉及對圖像質量和壓縮效率的要求和評估方法。這包括壓縮后圖像的清晰度、色彩保真度以及壓縮比等指標。通過設定這些標準，可以確保在壓縮過程中圖像質量不會受到過度損失，同時達到理想的壓縮效果。136.3一維信號小波變換小波變換的基本原理：小波變換是一種時間和頻率的局部變換，能有效地從信號中提取信息。它通過伸縮平移運算對信號進行多尺度細化分析，具有良好的時頻定位特性。變換過程與特點：一維信號小波變換的過程包括信號的分解和重構。在分解過程中，原始信號被分解為一系列小波系數，這些系數表示了信號在不同尺度和位置上的特征。重構過程則是通過這些小波系數恢復出原始信號。小波變換的特點是具有多分辨率分析的能力，可以同時在時域和頻域對信號進行分析。一維信號小波變換的應用：在空間數據與信息傳輸系統中，一維信號小波變換被廣泛應用于圖像數據的壓縮。通過對圖像數據進行小波變換，可以將圖像分解為不同尺度和方向上的子帶，便于后續的量化和編碼操作。6.3一維信號小波變換146.4一維信號小波逆變換6.4一維信號小波逆變換逆變換過程一維信號小波逆變換是小波變換的一個重要環節，其目的是從變換后的小波系數重構出原始信號。在GB/T42651-2023標準中，這個過程被詳細規定，確保了數據壓縮和解壓縮的準確性和一致性。01重構精度在進行一維信號小波逆變換時，重構精度是一個關鍵指標。標準中對于重構精度有明確要求，確保在壓縮和解壓縮過程中，信號的損失被控制在可接受的范圍內，從而保持原始數據的質量和完整性。02計算效率為了提高數據處理的效率，一維信號小波逆變換的計算方法也需要優化。在GB/T42651-2023中，可能會采用快速小波變換算法等高效計算方法，以減少計算復雜度，加快處理速度，滿足實時性要求較高的應用場景。03156.5一級二維離散小波變換一級二維離散小波變換是對圖像進行水平和垂直兩個方向的小波分解，得到圖像的近似分量和細節分量。這種變換能夠提取圖像在不同尺度和方向上的特征信息。變換原理一級二維離散小波變換在圖像處理中具有重要意義。它可以用于圖像壓縮，通過保留重要的近似分量和細節分量，去除冗余信息，從而減小圖像數據的存儲空間。此外，它還可以用于圖像增強、特征提取等任務，提高圖像處理的效率和準確性。應用價值6.5一級二維離散小波變換166.6一級二維離散小波逆變換6.6一級二維離散小波逆變換一級二維離散小波逆變換是小波變換的一個重要環節，其目的是從變換后的小波系數重構出原始圖像。這一過程中，需要利用小波基函數和尺度函數，通過逆變換公式將小波系數轉換回時域信號。逆變換原理首先，需要選擇合適的小波基函數和相應的尺度函數。然后，根據小波系數和所選的小波基函數，利用逆變換公式進行重構計算。最后，通過迭代計算得到重構后的原始圖像。實現步驟一級二維離散小波逆變換在空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮中具有重要意義。通過逆變換，可以無損或近似無損地重構出原始圖像，保證了圖像的質量和完整性。同時，小波變換具有良好的時頻局部化特性，能夠有效地處理圖像中的細節和邊緣信息，提高圖像壓縮的效率和質量。應用價值176.7多級二維離散小波變換變換原理多級二維離散小波變換是一種將圖像分解為多個尺度和方向上的子帶信號的技術。它通過對圖像進行多級分解，得到不同分辨率下的小波系數，從而實現圖像的多尺度描述。6.7多級二維離散小波變換實現步驟1.圖像分解：在每一級變換中，原始圖像或上一級變換得到的低頻子帶圖像被進一步分解為四個子帶：一個低頻子帶（LL）和三個高頻子帶（LH、HL、HH），分別對應水平、垂直和對角線方向上的細節信息。2.系數處理：對每個子帶的小波系數進行量化和編碼，以便進一步壓縮和存儲。6.7多級二維離散小波變換根據需要，可以對低頻子帶（LL）進行多級分解，以獲得更粗糙尺度上的圖像描述。3.多級分解多級二維離散小波變換在空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮中具有顯著優勢。它能夠有效去除圖像中的冗余信息，同時保留重要特征，從而實現高效的圖像壓縮。此外，小波變換還具有良好的時頻局部化特性，能夠捕捉圖像的局部細節信息，因此在圖像處理和分析中具有廣泛應用。應用與優勢6.7多級二維離散小波變換186.8多級二維離散小波逆變換6.8多級二維離散小波逆變換多級二維離散小波逆變換是小波變換的重要組成部分，其過程是將經過小波變換壓縮的圖像數據進行重構，還原成原始圖像。這一過程涉及到多級小波系數的處理和重構算法的應用，以確保圖像數據的完整性和質量。多級二維離散小波逆變換的實現通常包括幾個關鍵步驟。首先，需要對壓縮后的小波系數進行解碼；其次，利用這些解碼后的系數進行小波重構，逐步還原出各級別的圖像細節；最后，通過合并各級別的重構結果，得到最終的原始圖像。在空間數據與信息傳輸系統中，圖像數據的壓縮與解壓縮對于節省存儲空間、提高傳輸效率至關重要。多級二維離散小波逆變換作為其中的關鍵技術，能夠有效地保證圖像數據在壓縮與解壓縮過程中的質量和完整性，從而滿足各種應用場景的需求。變換原理實現步驟應用意義196.9子帶權重6.9子帶權重子帶權重的確定方法通常基于圖像內容的統計特性和人眼視覺系統的特性來確定。例如，對于包含大量細節和邊緣的高頻子帶，可以給予較大的權重，以保留更多的圖像信息。子帶權重的應用效果通過合理設置子帶權重，可以在保證圖像質量的前提下，進一步提高壓縮比，減少存儲空間和網絡傳輸帶寬的占用。同時，也有助于提升解壓縮后的圖像質量，使其更符合人眼的視覺感知特性。子帶權重的定義在圖像數據壓縮中，子帶權重指的是對不同頻率子帶的數據進行加權處理，以優化壓縮效果和圖像質量。030201207位平面編碼器7位平面編碼器7位平面編碼器是基于位平面編碼技術的一種編碼器。位平面編碼是一種圖像壓縮技術，它將圖像的每個像素值分解為多個位平面，然后對每個位平面進行獨立編碼。這種編碼方式可以有效地利用像素值之間的相關性，提高壓縮效率。編碼原理7位平面編碼器在空間數據與信息傳輸系統中具有廣泛應用。由于空間數據通常包含大量的圖像信息，因此需要進行高效的壓縮以節省傳輸帶寬和存儲空間。7位平面編碼器能夠提供高質量的圖像壓縮效果，適用于衛星遙感、無人機航拍等領域。應用領域7位平面編碼器采用先進的編碼算法和優化技術，能夠實現高效的圖像壓縮。同時，它還具有較低的復雜度和延遲，能夠滿足實時傳輸和處理的需求。此外，該編碼器還支持多種圖像格式和分辨率，具有廣泛的適用性。技術特點010203217.1概述7.1概述標準主要內容本標準確立了空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮的總則，詳細描述了離散小波變換、位平面編碼等先進的壓縮方法。這些方法在確保圖像質量的同時，能夠顯著降低數據大小，從而優化存儲和傳輸性能。此外，標準還規定了壓縮數據的格式和相關技術要求，以確保不同系統之間的兼容性和互操作性。標準實施意義此標準的實施對于提高空間數據與信息傳輸效率、降低存儲和傳輸成本具有重要意義。它不僅能夠促進空間技術的進一步發展，還將推動我國在相關領域達到國際先進水平，為航天、遙感、地理信息系統等領域提供有力支持。標準制定背景隨著空間技術與信息技術的融合發展，空間數據與信息傳輸系統的圖像數據量急劇增加。為了有效存儲和傳輸這些數據，急需一種高效的圖像數據壓縮標準。因此，國家標準化管理委員會聯合相關部門，制定了《空間數據與信息傳輸系統圖像數據壓縮》國家標準。227.2段頭信息段頭結構段頭信息是圖像數據壓縮中的關鍵組成部分，它包含了關于后續圖像數據的重要參數和描述。在GB/T42651-2023標準中，段頭信息的結構被明確定義，確保了不同系統之間的兼容性和互操作性。參數設置段頭信息中包含了一系列的參數，如圖像的寬度、高度、顏色深度、壓縮算法標識等。這些參數為解壓程序提供了必要的指令，使其能夠正確地解碼和重建原始圖像。重要性與作用段頭信息在圖像數據壓縮中起著至關重要的作用。它不僅為解壓提供了必要的指導，還確保了圖像數據的完整性和準確性。如果段頭信息損壞或丟失，將可能導致整個圖像文件無法正確解壓和顯示。7.2段頭信息237.3直流系數初始化編碼7.3直流系數初始化編碼編碼原理直流系數初始化編碼是圖像壓縮中的一個重要步驟，它涉及到對圖像中每個顏色分量的直流分量（即平均亮度或顏色）進行編碼。這一步驟有助于減少圖像數據的冗余，提高壓縮效率。編碼過程在直流系數初始化編碼過程中，首先計算每個8x8像素塊的直流系數，即該塊內所有像素值的平均值。然后，對這個直流系數進行量化和編碼，以便更有效地存儲和傳輸。重要性直流系數是圖像壓縮中的關鍵參數，它包含了圖像塊的大部分能量。通過有效地編碼直流系數，可以顯著降低圖像數據的存儲和傳輸成本，同時保持圖像質量。這種編碼方法是許多現代圖像和視頻壓縮標準（