ICER (формат файла)
ICER — это вейвлетов на основе формат файлов сжатия изображений , используемый НАСА марсоходами . ICER имеет как с потерями , так и режимы сжатия без потерь .
Марсоходы Spirit использовали и Opportunity ICER. Встроенное сжатие изображений широко используется для оптимального использования ресурсов нисходящей линии связи . Марсоход Curiosity (но все остальные камеры используют другие форматы файлов поддерживает использование ICER для своих навигационных камер ).
Большинство изображений MER сжимаются с помощью программного обеспечения сжатия изображений ICER. Остальные изображения MER, которые сжимаются, используют модифицированное программное обеспечение Low Complexity Lossless Compression ( LOCO ), подрежим ICER без потерь.
ICER — это компрессор изображений на основе вейвлетов, который обеспечивает изящный компромисс между степенью сжатия (выраженной в виде объема сжатых данных в битах на пиксель ) и результирующим ухудшением качества изображения (искажением). ICER имеет некоторое сходство с JPEG2000 в отношении выбора вейвлет-операций.
Разработка ICER была вызвана желанием добиться высокой производительности сжатия при одновременном удовлетворении особых потребностей приложений для дальнего космоса .
соображения Практические
Чтобы контролировать качество изображения и степень сжатия в ICER, пользователь указывает байтовую квоту (номинальное количество байтов, которые будут использоваться для хранения сжатого изображения) и параметр уровня качества (который, по сути, является целью качества). ICER пытается создать сжатое изображение, соответствующее уровню качества, используя как можно меньше сжатых байтов. Он прекращает создавать сжатые байты, как только достигается уровень качества или байтовая квота, в зависимости от того, что наступит раньше.
Такое расположение обеспечивает дополнительную гибкость по сравнению с компрессорами (например, компрессором JPEG, используемым в Mars Pathfinder), которые предоставляют только один параметр для управления качеством изображения. Используя ICER, когда основной проблемой является полоса пропускания, доступная для передачи сжатого изображения, можно установить целевое качество без потерь, и заданная байтовая квота будет определять степень полученного сжатия.
В другом крайнем случае — когда единственным важным фактором является минимально приемлемое качество изображения — можно указать достаточно большую байтовую квоту, и степень сжатия будет определяться указанным уровнем качества.
Чтобы добиться сдерживания ошибок, ICER формирует сжатый битовый поток в виде отдельных частей или сегментов, которые можно декодировать независимо. Эти сегменты представляют прямоугольные области исходного изображения, но определены в области преобразования. Если бы вместо этого изображение было разделено напрямую и вейвлет-преобразование применялось отдельно к каждому сегменту, при сжатии с потерями границы между сегментами были бы заметны в восстановленном изображении, даже если сжатые данные не были потеряны.
Поскольку ICER обеспечивает возможность автоматического выбора количества сегментов, эффективность сжатия можно компенсировать защитой от потери пакетов, тем самым обеспечивая различную частоту ошибок в канале.
Большее количество сегментов не всегда отрицательно сказывается на эффективности сжатия: многие изображения наиболее эффективно сжимаются при использовании 4–6 сегментов (для мегапиксельных изображений), поскольку разные области изображения оказываются в разных сегментах.
дизайна с компрессором Общие черты JPEG2000
JPEG 2000 имеет некоторые общие черты дизайна с форматом сжатия изображений ICER, который используется для отправки изображений обратно с марсоходов .
ICER (как и JPEG 2000) основан на вейвлетах и обеспечивает
- прогрессивная компрессия.
- сжатие без потерь (с использованием компрессора LOCO).
- сжатие с потерями.
- коррекция ошибок контекста изображения для ограничения последствий потери данных в канале дальнего космоса.
ICER в целом обеспечивает производительность сжатия с потерямиКонкурирует со стандартом сжатия изображений JPEG2000.
Общие характеристики ICER-JPEG 2000
- Оба предлагают переменное количество фрагментов изображения для повышения эффективности сжатия по каналу дальнего космоса. Плитки изображений снижают требования к памяти и времени обработки.
- Оба предлагают «байтовую» квоту.
- Оба предлагают квоту «качества».
-JPEG Отличия 2000 ICER
JPEG2000 и ICER имеют много важных внутренних отличий.
- JPEG 2000 использует математические вычисления с плавающей запятой, тогда как ICER использует только целочисленные вычисления. Таким образом, ICER будет иметь хорошую производительность на процессорах, работающих только с целыми числами, таких как T414 Transputer , тогда как JPEG 2000 не будет работать так хорошо, поскольку он вынужден эмулировать числа с плавающей запятой .
- ICER переключается на отдельный внутренний компрессор LOCO (сжатие без потерь низкой сложности) для сжатия изображений без потерь.
- JPEG 2000 реализует симметричный вейвлет-компрессор без потерь низкой сложности, но ICER использует только целочисленный не-вейвлет-компрессор без потерь.
- ICER и JPEG 2000 по-разному кодируют цветовые пространства.
- ICER в его нынешней форме сжимает монохромные изображения лучше, чем цветные, поскольку он изначально был внутренним форматом файлов NASA Deep Space Network .
- ICER подвержен превышению менее 1 %, когда действуют квоты на байты и качество. С другой стороны, кодеки JPEG2000 обычно проектируются так, чтобы никогда не превышать свои байтовые квоты.
Когда следует использовать ICER или 3D ICER -
ICER был создан для 32-битных процессоров нижнего уровня (по сути, встроенных компьютеров ) на космических кораблях. В конце концов его использовали для марсоходов. Он никогда не использовался ни в каких приложениях реального времени, только в режиме, близком к реальному времени.
JPEG2000 использовался многими приложениями для обработки изображений в режиме, близком к реальному времени (цифровое кино, вещание). Основным преимуществом кодека является то, что он не требует лицензии (JPEG2000 PART1). Комитет JPEG заявил: «Комитет JPEG всегда стремился к тому, чтобы его стандарты могли быть реализованы в их базовой форме без уплаты роялти и лицензионных сборов. [...] Соглашения были достигнуты с более чем 20 крупными организациями. обладатель многих патентов в этой области, позволяющих использовать свою интеллектуальную собственность в связи со стандартом без уплаты лицензионных сборов или роялти». Hewlett-Packard использует Программное обеспечение удаленной графики видеокодек под названием HP3 (кодек) , который, как утверждается, основан на сжатии марсохода - это может быть реализацией ICER в реальном времени. [1]
ICER предлагает новый режим под названием Spectral+ICER , который позволяет снизить уровни искажений (так называемые ошибки уровня серого) для изображений ICER. Этот режим пока используется только с Mars Pathfinders, но может увидеть более широкую реализацию в стандарте ICER [1] .
ICER-3D [ edit ]
ICER-3D — компрессор гиперспектральных изображений. Сегменты сдерживания ошибок в ICER-3D определяются пространственно (в области вейвлет-преобразования), аналогично JPEG 2000. Данные, преобразованные вейвлетом, разделяются почти так же, как и в ICER, за исключением того, что в ICER-3D сегменты проходят через все спектральные диапазоны. Сегменты сдерживания ошибок в ICER и ICER-3D определяются с использованием неизмененной формы алгоритма разделения прямоугольников ICER.
В ICER-3D контексты определяются на основе двух соседних коэффициентов в спектральном измерении и отсутствия соседних коэффициентов в одной пространственной плоскости. Это контрастирует со схемой контекстного моделирования, используемой ICER, которая использует ранее закодированную информацию из пространственно соседних коэффициентов.
ICER-3D частично использует зависимости трехмерных данных, используя трехмерное вейвлет-разложение. Конкретныйдекомпозиция, используемая ICER-3D, включает дополнительные этапы пространственной декомпозиции по сравнению с 3-D Mallat.разложение. Эта модифицированная декомпозиция дает преимущества в виде количественного улучшения.производительность искажений скорости и устранение артефактов спектрального звона .
ICER-3D использует преимущества корреляционных свойств гиперспектральных данных, преобразованных вейвлетом, путемиспользуя процедуру контекстного моделирования, которая подчеркивает спектральные (а не пространственные) зависимости вданные, преобразованные вейвлетом. Это обеспечивает значительный выигрыш по сравнению с рассматриваемым альтернативным средством моделирования пространственного контекста.
ICER-3D также унаследовал большинство важных функций ICER, включая прогрессивное сжатие, способность выполнять сжатие без потерь и с потерями, а также эффективную схему сдерживания ошибок для ограничения последствий потери данных в канале дальнего космоса.
Ссылки [ править ]
- ^ Международная группа пользователей Autodesk: «Апрель 2008 г.» [ мертвая ссылка ] «Программное обеспечение HP Remote Graphics (RGS)… [использует]… запатентованный HP алгоритм сжатия, разработанный для программы марсохода НАСА, который сжимает и шифрует графические данные»
