JPEG2000图像压缩噪声分析和后处理方法研究

摘要

JPEG2000是基于小波变换的图像压缩标准，它具有优秀的图像压缩率失真性能，编码图像质量较好。但是JPEG2000在压缩过程中仍会引入压缩噪声，包括振铃、模糊、分片效应、抖动等。在低码率或超高清晰度视频特别是数字电影应用中，压缩噪声会影响观看质量。 在解码端对JPEG2000压缩图像或视频进行后处理，可以在不破坏原有的编解码系统的软、硬件架构以及标准码流的基础上作扩展，有效提升图像质量,同时具有很好的标准兼容性。本文主要针对时空域下JPEG2000编码图像和视频的后处理技术展开研究。 本文首先介绍了JPEG2000图像编码过程中引入的振铃噪声和抖动噪声特性，以及国内外去压缩噪声后处理技术的发展情况和主要后处理算法。针对一种采用MRF-MAP图像复原和鲁棒估计思想的去振铃效应非线性滤波算法的主要缺陷：自适应性差，计算复杂度偏高，本文提出一种边缘指导的自适应滤波算法。该算法通过边缘提取和像素分类的方式对滤波器参数和滤波方向进行调整，从而提高了对不同图像内容的自适应性能。通过对各种图像的后处理实验显示，该算法与原算法和其他常用去振铃算法相比，能更加有效地去除强边缘的振铃效应，提高图像主观质量，同时保护边缘纹理。简化的滤波算法同时能减小计算复杂度，其后处理时间仅为原算法的30％。 论文在对3D MRF-MAP模型的修改基础上，将模型应用于本文提出的2D的边缘指导自适应非线性滤波算法，提出了时域扩展的3D非线性滤波算法，用以消除JPEG2000编码图像序列的时域抖动噪声。论文同时构造了2D+t结构的空时域滤波器作为算法比较，并对实验结果作出了分析。实验表明，采用3D扩展的非线性滤波器，其后处理效果好于2D+t结构的级联滤波，可以有效地减少抖动噪声。