Этот критерий испытан на ряде различных по статистике снимков и доказал свою эффективность. Например, для представленных снимков моря он обеспечивает кодирование до LSB и LSB+2 соответственно, что для снимка города обеспечивает экономию времени 18%. Если бы требовалась более сильное сжатие, тогда экономия была бы еще выше. Однако для фотографирования со спутника по техническим причинам используют степень сжатия именно в пять раз.

Как показал опыт, для сжатия космических снимков именно алгоритм JPEG 2000 оказался наиболее подходящим. Основное его достоинство в том, что он не вносит в снимок ложные высокочастотные объекты, как, например, алгоритм JPEG, а работает как низкочастотный фильтр. Это преимущество очень легко оценить визуально, однако, если сравнивать качество сжатия этих алгоритмов по распространенному критерию среднеквадратической ошибки, то по этому критерию преимущества у JPEG 2000 при сжатии некоторых снимков нет [3]. По этой причине специалисты в области сжатия изображений постепенно отказываются от этого критерия, предпочитая заменить его другими. С этой точки зрения для космических снимков большой интерес представляет тестирование качества изображения на мирах, так как установлено, что существует связь между предельно разрешаемым элементом миры и вероятностью распознавания объекта [4].

Алгоритм тестирования по критерию предельно разрешаемого элемента миры проводится на фрагменте изображения стандартной трехшпальной миры. На несжатом изображении фрагмента миры определяется предельно разрешаемый элемент по критерию предельно-разрешаемого элемента (ОСТ В3-3599-77).

Суть этого критерия.

Предельно-разрешаемым элементом считается тот элемент, в котором:

1.Можно сосчитать число штрихов.

2.Число штрихов группы миры совпадает с числом штрихов группы в ее изображении.

3.Между соседними штрихами одинаковой яркости допускаются перемычки, их плотности визуально не различимы от изображения штрихов в зоне слияния , размеры перемычки не должны превышать периода группы этих штрихов.

4.Не допускаются перемычки между несмежными штрихами.

Размер шпалы этого элемента принимается за начальную точку отсчета и соответствует величине линейного разрешения на местности (LRMk=1). Исходное изображение сжимают в 2, 3, 5 и т.д. раз и оценивают предельно разрешаемый элемент миры на сжатых изображениях (см. рис. 10). Строится график, где по оси абсцисс откладывают степень сжатия К, а по оси ординат величину (в процентах) относительного изменения LRM, т.е.

-1)-Ю0о%,(5)

LRMk=1

которое определяет снижение качества изображений.

Тестирование алгоритмов JPEG и JPEG 2000 с помощью данного критерия (Рис. 9) показало существенное превосходство JPEG 2000, особенно при высоких степенях сжатия, что хорошо согласуется с результатами визуального сравнения качества алгоритмов при сжатии аэрофотоснимков.

20 I-1-1-1-г

Рис. 9. Результаты сравнения алгоритмов JPEG и JPEG 2000 с помощью критерия предельно разрешимой миры.

Рис. 10. Тестирование алгоритма JPEG 2000 на мирах. Прямоугольниками отмечены предельно разрешаемые миры.

Выводы:

1.Алгоритм JPEG 2000 неэффективен по времени выполнения, так как входящие в него вейвлет-преобразование и побитовая обработка коэффициентов требуют больших временных затрат. Время выполнения можно сократить для одного частного случая, когда сжимаются снимки природного происхождения и зафиксирована степень сжатия. В этом случае существует устойчивая связь между кодированием низких и высоких частот, что позволило оптимизировать длину R-D кривых. В среднем это дает экономию времени 20%.

2.Преимущество JPEG 2000 над JPEG в качестве алгоритма сжатия в некоторых случаях нельзя однозначно установить, используя показатель среднеквадратической ошибки (MSE). Для космических снимков предложен новый метод - метод тестирования на мирах.

Литература

1. Michael D. Adams, "The JPEG-2000 Still Image Compression Standard",

June 30, 2001.