ICER - ICER

Для использования в других целях см. ICER (значения).

ICER это вейвлет -основан сжатие изображений формат файла, используемый НАСА Марс Роверс. ICER имеет как с потерями, так и сжатие без потерь режимы.

В Марсоходы Дух и Возможность оба использовали ICER. Встроенное сжатие изображений широко используется для наилучшего использования нисходящий канал Ресурсы. В Любопытство марсоход поддерживает использование ICER для навигационные камеры (но все другие камеры используют другие форматы файлов).

Большинство изображений MER сжимаются с помощью программного обеспечения для сжатия изображений ICER. Остальные сжатые изображения MER используют модифицированное сжатие без потерь низкой сложности (LOCO), подрежим ICER без потерь.

ICER - это компрессор изображений на основе вейвлетов, который позволяет найти изящный компромисс между степенью сжатия (выраженной в терминах объема сжатых данных в биты /пиксель ) и, как следствие, ухудшение качества изображения (искажение). ICER имеет некоторое сходство с JPEG2000 относительно выбора вейвлет-операций.

Разработка ICER была продиктована желанием достичь высокой производительности сжатия при удовлетворении специализированных потребностей Глубокий космос Приложения.

Практические соображения

Чтобы контролировать качество изображения и степень сжатия в ICER, пользователь указывает квоту байтов (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, которое соответствует уровню качества, используя как можно меньше сжатых байтов. Он перестает производить сжатые байты после достижения уровня качества или байтовой квоты, в зависимости от того, что наступит раньше.

Такая компоновка обеспечивает дополнительную гибкость по сравнению с компрессорами (такими как компрессор JPEG, используемый в Mars Pathfinder), которые предоставляют только один параметр для управления качеством изображения. Используя ICER, когда основной проблемой является пропускная способность, доступная для передачи сжатого изображения, можно установить целевое качество без потерь, и заданная байтовая квота будет определять степень полученного сжатия.

С другой стороны, когда единственным важным соображением является минимально приемлемое качество изображения, можно указать достаточно большую байтовую квоту, и степень сжатия будет определяться указанным уровнем качества.

Чтобы добиться локализации ошибок, ICER создает сжатый поток битов в виде отдельных частей или сегментов, которые могут быть декодированы 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 имели бы тенденцию быть заметными в восстановленном изображении, даже если сжатые данные не теряются.

Поскольку ICER обеспечивает автоматическую гибкость в выборе количества сегментов, эффективность сжатия может быть снижена по сравнению с защитой от потери пакетов, тем самым обеспечивая различные уровни ошибок канала.

Больше сегментов не всегда плохо для эффективности сжатия: многие изображения наиболее эффективно сжимаются, используя от 4 до 6 сегментов (для мегапиксельных изображений), потому что несопоставимые области изображения попадают в разные сегменты.

Общие черты дизайна с компрессором JPEG2000

JPEG 2000 имеет некоторые общие черты дизайна с форматом сжатия изображений ICER, который используется для отправки изображений обратно из Марс роверы.

ICER (как и JPEG 2000) основан на вейвлетах и ​​обеспечивает

  • прогрессивное сжатие.
  • сжатие без потерь (с использованием компрессора LOCO).
  • сжатие с потерями.
  • исправление ошибок контекста изображения для ограничения эффектов потери данных в канале дальнего космоса.

ICER в целом обеспечивает производительность сжатия с потерями, конкурирующую со стандартом сжатия изображений JPEG2000.

Общие характеристики ICER-JPEG 2000

  • Оба предлагают переменное количество фрагментов изображения для повышения эффективности сжатия по каналу глубокого космоса. Плитки изображений сокращают требования к памяти и времени обработки.
  • Оба предлагают «байтовую» квоту.
  • Оба предлагают «качественную» квоту.

ICER-JPEG 2000 отличия

JPEG2000 и ICER имеют много важных внутренних отличий.

  • JPEG 2000 использует математику с плавающей запятой, тогда как ICER использует только целочисленную математику. Таким образом, ICER будет иметь хорошую производительность только на целочисленных процессорах, таких как T414. Транспьютер, тогда как JPEG 2000 не будет работать так хорошо, как он принудительно эмуляция с плавающей запятой.
  • ICER возвращается к использованию отдельного внутреннего компрессора LOCO (сжатие без потерь низкой сложности) для сжатия изображений без потерь.
  • JPEG 2000 реализует несложный симметричный вейвлет-компрессор без потерь, но ICER использует целочисленный компрессор без вейвлет-потерь без потерь.
  • ICER и JPEG 2000 по-разному кодируют цветовые пространства.
  • ICER в его нынешнем виде сжимает монохромные изображения лучше, чем цветные, поскольку изначально он был внутренней организацией НАСА. Сеть Deep Space формат файла.
  • ICER подвержен перерегулированию менее 1%, когда действуют квоты байтов и качества. С другой стороны, кодеки JPEG2000, как правило, никогда не превышают свои байтовые квоты.

Когда следует использовать ICER или ICER 3D

ICER был создан для младших 32 бит Процессоры (по сути встроенные компьютеры ) на космическом корабле. Наконец, его использовали для марсоходов Mars Exploration Rover. Он никогда не использовался ни для каких приложений реального времени, только почти в реальном времени.

JPEG2000 использовался многими приложениями для обработки изображений в режиме, близком к реальному и в реальном времени (цифровое кино, вещание). Основные преимущества кодека в том, что он не требует лицензии (JPEG2000 PART1). Комитет JPEG заявил: «У комитета JPEG всегда была сильная цель, чтобы его стандарты были реализованы в их базовой форме без уплаты роялти и лицензионных сборов. [...] Соглашения были достигнуты с более чем 20 крупными организациями владеют множеством патентов в этой области, чтобы разрешить использование их интеллектуальной собственности в связи со стандартом без уплаты лицензионных сборов или роялти ».Hewlett Packard с Программное обеспечение удаленной графики использует видеокодек под названием HP3 (кодек) который утверждает, что происходит от сжатия Mars Rover - это может быть реализация ICER в реальном времени.[1]

ICER предлагает новый режим под названием Спектральный + ICER что делает возможным более низкие уровни искажения (также известные как ошибки уровня серого) с изображениями ICER. Этот режим пока используется только с Mars Pathfinders, но может найти более широкую реализацию в стандарте ICER. [1].

ICER 3D

Сегменты локализации ошибок в ICER-3D определяются пространственно (в области вейвлет-преобразования) аналогично JPEG 2000. Данные, преобразованные вейвлет-преобразованием, разделяются во многом таким же образом, как в ICER, за исключением того, что в ICER-3D сегменты проходят через все спектральные полосы. Сегменты локализации ошибок в ICER и ICER-3D определяются с использованием неизмененной формы алгоритма разбиения прямоугольников ICER.

В ICER-3D контексты определяются на основе двух соседних коэффициентов в спектральном измерении и отсутствия соседних коэффициентов в той же пространственной плоскости. Это контрастирует со схемой контекстного моделирования, используемой ICER, которая использует ранее закодированную информацию из пространственно соседних коэффициентов.

ICER-3D частично использует зависимости 3D-данных с помощью трехмерного вейвлет-разложения. Конкретное разложение, используемое в ICER-3D, включает дополнительные шаги пространственного разложения по сравнению с 3-мерным разложением Маллата. Это модифицированное разложение дает преимущества в виде количественного улучшения характеристик искажения скорости и устранения спектральных искажений. звенящие артефакты.

ICER-3D использует преимущества корреляционных свойств гиперспектральных данных, преобразованных вейвлет, путем использования процедуры контекстного моделирования, которая подчеркивает спектральные (а не пространственные) зависимости в данных, преобразованных вейвлет. Это дает значительный выигрыш по сравнению с рассматриваемым альтернативным средством моделирования пространственного контекста.

ICER-3D также наследует большинство важных функций ICER, включая прогрессивное сжатие, способность выполнять сжатие без потерь и с потерями, а также эффективную схему сдерживания ошибок для ограничения эффектов потери данных в канале дальнего космоса.

Рекомендации

  1. ^ Autodesk User Group International: «Апрель 2008 г.» «Программное обеспечение HP Remote Graphics (RGS) ... [использует] ... запатентованный HP алгоритм сжатия, разработанный для программы NASA Mars Rover, который сжимает и шифрует графические данные»

внешняя ссылка