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影像设备论文范文1
关键词:数码扩印,网络数码扩印系统,影像传输
1 引言
随着数码技术的发展和数码产品快速普及的增长,对数码扩印的需求日益上升。但数码扩印机价格昂贵,一些传统冲扩店无力引进数码扩印机开展数码扩印业务。另一方面,拥有数码扩印设备的冲扩店为了加快资金回报,不使设备闲置,需要有大量的生产量。因此引入网络数码扩印系统来实现不同地域数码资源的共享。
该系统以网络为工具,采用“中心店+加盟店”的连锁模式开展数码影像服务。其目标是:通过Internet,实现加盟店影像文件安全﹑可靠﹑及时地传递到拥有扩印设备的中心店以供冲印,为跨地域客户提供一体化﹑多元化的服务;同时满足中心店对加盟店营业情况查询﹑统计的需求,为中心店决策提供支持。
论文将详细介绍系统的结构﹑功能框架以及开发过程中所用到的关键技术及实现方法。
2 系统结构
2.1 业务描述
系统主要分为四部分:中心店服务器﹑加盟店﹑前台和影像工作站。加盟店通过广域网与服务器相连,前台则通过局域网分别与服务器和影像工作站连接。其业务模型如图1所示。
中心店服务器带有数据库,保存着加盟店注册信息,加盟店及影像工作站的扩印信息,如扩印尺寸﹑数量﹑营业额等。主要功能包括:①处理加盟店发来的事务请求(如注册﹑传送﹑查询),作出相应回答;②接收﹑保存远程加盟店传送的图像和扩印单,并根据扩印信息更新数据库。。
加盟店主要功能包括三方面:①收集需要扩印的信息,生成扩印信息文件,并将扩印信息添加到本地数据库,供本地查询和更新;②向服务器发出传送﹑查询等请求,并接受服务器的申请处理结果;③向服务器传送待扩印的影像文件和扩印信息文件。
前台为中心店的扩印业务管理平台,它的主要功能是:①处理影像工作站发来的请求(传送﹑查询);
②接收各影像工作站发送的扩印信息文件,将信息更新到服务器数据库;③负责扩印单管理,如收费﹑标注﹑打印﹑查询,为管理人员提供业务查询﹑统计等功能。
影像工作站一方面负责向前台发送本地扩印信息文件;另一方面向前台查询扩印单完成情况,并接受前台发回的应答信息。
2.2 功能框架
影像设备论文范文2
论文摘要:本文主要论迷了现代医学影像技术的迅猛发展时医院影像学科管理模式变革的决定性意义和作用,大型综合性医院通过组建医学影像中心在专业化、标准化、综合性基础上充分发挥全院医学影像科室的整体优势。
医院的医学技术装备建设是医疗、教学、科研的物质基础,也是提高医疗质量和服务质量、提升医院整体经济技术实力的重要前提和基本条件。医学影像学科体系是现代医院的一个重要组成部分。在医院中,医学图像信息量占医疗信息总量的70%左右,医院影像科室的组织结构、管理模式、设备配置、学术交流、人才培养以及与临床的分工协作问题对全院影像技术功能的发挥、医疗质量和服务质量的提高、科技实力的增强以及经济效益与社会效益的提高具有重要的作用。结构决定功能,效益取决于管理。对大型综合性医院来说,通过组建疗影像中心,从人才、设备、技术标准和管理效能等方面加强医学影像科室建设,在专业化、标准化、综合化的基础上充分发挥整体优势,逐渐成为主流趋势。
1.成立影像中心是现代医学影像技术飞速发展对影像科室管理模式的必然要求
技术决定战术,现代医学影像技术的迅猛发展对影像科室的管理模式发挥着决定性的作用。
近二十年来,伴随着影像技术的数字化、计算机化、网络化趋势和介人医学的兴起,医学影像学已经由传统的形态学检查发展成为组织、器官代谢和功能诊断及治疗为一体的,包括超声、放射性核素影像、常规X线机、PEI,一CI’, CT, MRI, DSA,CR, DR以及PACS、电子内镜等多种技术组成的现代影像学科体系,成为与外科手术、内科药物治疗并列的现代医学第三大治疗手段。医学影像学科已经是现代化医院的支柱之一,影像学设备占医院固定资产三分之一以上。医学影像技术的革命性变化必将改变医院对影像科室的管理模式,促进影像学科的发展。
1.1影像学科医技人员的专业化和临床实践的标准化将得到进一步的重视和加强,成为学科发展的立足之本。随着数字化、计算机化、网络化技术的广泛应用,在技术和设备进步的新形势下,影像学科的发展需要理、工、医的紧密结合,影像科医技人员按系统分专业将进一步强化,并且逐步向纵深专科领域扩展,影像科人员的工作模式也必须随之改变,向着人员专业化和临床实践标准化方向不断发展、完善、提高。这种专业化、标准化构成了医院医疗质量控制与管理的基础,也是影像学科发展的出发点和落脚点。
1.2随着影像学科医技人员的专业化进程,影像学科的亚专业与各临床学科之间的联系也更加紧密,临床与影像学科之间的互相渗透使彼此界限逐渐模糊,工作配合得更好,效率更高,使由于设立临床、影像科室和划分不同专业而引起彼此工作和知识脱节的问题得到解决。一方面影像学科医生的临床专业知识更加深人,另一方面临床学科医生对医学影像学知识的了解更好,或一人具有两个学科的行医资格,可以身兼两职。同时,影像学科亚专业各科在理论与实践上出现了许多交汇点,在诊断与治疗上相互借鉴、互相支持、密切配合,在一个新的、高层次上协作共进。
1.3数字化成像、存储、传输的实现,PADS系统的建立,使各种影像技术手段得以优势互补、扬长避短、资源共享,使诊断综合化的目标得以实现。
PACS,医学影像存储与通讯系统(Picture archiving and communication system, PALS)是医学影像技术与数字化图像技术、计算机技术和网络通讯技术相结合的产物,它是通过计算机和网络通讯设备对医学影像资料进行采集、存储、处理、传输和管理的综合性系统。它使得影像设备不再是孤立的一台设备,而是PACS网上的一个节点。科室间数据流的屏障被解除,以实现资源共享和医院内数据流的无缝连接。
诊断的综合化是影像学料发展的一个方向,即在诊断台上比较多种诊断设备的图像,发挥各种设备的综合优势,进而可以用工作站将不同检查设备的图像进行“图像融合”,大幅度提高诊断准确率。随着诊断综合化的实现,在影像学科内部管理模式上,必将改变目前以诊断设备为主的“分工”分组,转向以人体器官/系统为主的专业化分组,充分发挥影像技术人员和装备的系统性、整体性优势,进一步提高技术一经济效益。 与技术进步相适应,在管理模式上影像科室的发展也经历了三个阶段:专科化发展阶段~专科协作发展阶段~系统专业化发展阶段。
当前,国内外医院PACS的规模有四种类型:
1.4成立医学影像中心是优化医院诊疗工作流程,提高效率,实现“以病人为中心”的根本保证。在传统的影像科室管理模式下,医学影像信息在医院各影像输出科室之间以及影像输出与输人科室之间传输、存储、使用过程中,存在着流程环节多、周期长、通道狭窄、手工作业化程度高,经常发生诊疗工作的延误和堵塞,影像信息的丢失和误差率也居高不下(有关资料表明:即使一个管理制度十分完善的医院,由于借出、会诊等,X光片丢失率也会在10%一20%之间)。通过对全院医学影像(输出)科室的服务与管理模式调整与改革,组建全院医学影像中心后,就可以通过PACS网络改造和优化医院诊疗工作的作业流程,简化医学影像流通环节、提高效率,为临床一线提供快捷、优良的医学影像信息服务,可以有效地缩短平均住院日、手术待诊时间、提高住院病人的三日确诊率,降低病人的诊疗费用,“把时间还给医生、护士,把医生、护士还给病人”成为现实,力争实现以病人为中心、努力争取最佳诊疗效果、提高医疗质量和服务质量的目标。以先进的技术包装陈旧的医院影像科室管理模式是行不通的。
1.5组建医学影像中心可以大幅度提升医院的学术水平和整体实力,通过组建全院医学影像中心,实现“强强联合”,使医院影像学科体系更加完备、科学、合理,影像学科体系和影像技术装备体系良性互动、相得益彰,人才培养、科研实力和学术水平有大幅度的提升。医院医学影像(输出)学科实力的增强也将带动全院学科建设的发展,从整体上提高医院的医、教、研能力。
2医院组建医学影像中心要总体规划、分布实施、掌握标准、注重实效
影像设备论文范文3
2015年8月7日至9日,第14届全国泌尿外科尿路结石专题会议在北京会议中心召开,千余名泌尿外科领域医师共同出席会议,深入探讨尿路结石预防、治疗最新进展及复杂结石综合治疗等内容。
“通过B超和CT进行融合影像,不仅是数据间的简单复合,而强调信息优化,以突出有用信息,消除或抑制无关信息,改善目标识别的影像环境,从而增强解译的可靠性,减少模糊性、多义性、不确定性和误差。”北京清华长庚医院泌尿外科主任李建兴指出。
李建兴强调,通过融合影像在经皮肾手术中的应用研究发现,通过B超和CT进行影像融合,可精准确立肾结石经皮肾镜手术的通道,达到结合治疗个体设计手术方案的最终目的。
目前医学界新潮流――3D打印,已被广泛应用在整形外科、骨科、口腔科、眼科领域的临床工作中。清华长庚泌尿外科住院医师刘宇保指出,医务人员可根据患者增强CT的原始数据,通过软件和设备打印出1:1的结石肾脏模型。实现肾脏模型的透明化,可帮助医生清晰分辨内部血管、集合系统及结石的关系毗邻结构,从而提供穿刺点个体化生理解剖学依据,避免因通道误区造成的反复进针对肾实质的损害,为术前穿刺提供更合适的路径。
“3D打印制作的是患者‘自己’的模型。在术前与家属谈话过程中,医务人员可利用模型的直观效果对家属进行讲解,使术前谈话更逼真和充分,让患者对目前情况、手术预计效果产生直观了解,对解除病患及家属对手术取石的迷惑和顾虑有良好的效果。”刘宇保说,“我们的研究结果补充了3D打印技术在经皮肾手术中的应用,对精准设计合理的手术模式、安全施行手术具有重要的临床意义,也促进数字化医学在肾脏疾病中的应用发展。”
对此,美国加州大学旧金山分校医学院教授马歇尔・斯托勒评价,临床中存在太多的无效沟通,这不仅造成医生和患者关系的疏离,也增加了医疗纠纷的可能性。可以说,医疗纠纷很大程度上是医患沟通不良造成的,而融合影像及3D打印技术可为此类问题的解决做出探索实践。
针对特殊疑难病例,参会专家探讨了复杂结石的多路径综合治疗方案,以及促进个体化诊疗的最佳化等话题。会议期间,北京清华长庚医院、上海第二军医大学附属长海医院、广州医学院第一附属医院的医生在会议现场进行了10场疑难复杂泌尿结石手术演示。美国加州大学旧金山分校医学院教授托马斯・卡提出,在研究肾结石发病机制过程中,高级影像技术、果蝇结石模型等技术应用前景广阔。
影像设备论文范文4
1 云计算概述
云计算诞生于二零零六年,二零零八年云计算得到大面积推广,云计算的诞生立即引起全球信息行业的广泛关注,云计算的出现给IT行业发展带来了新的改革浪潮,云计算的特征是:按需服务、共享资源、按需付费、网络面广。云计算作为二十一世纪新兴的技术,彻底改变了传统软件工程。云计算现如今已经被应用到了各个领域。云计算的核心技术有海量数据存储与计算、虚拟化技术、分布式存储技术、并行编程模式技术。云计算实现了将庞大数据拆分成若干子程序进行分布处理,处理后发送给服务器群计算,最后将分析处理结果统一融合后回传给用户。狭义上来说云计算是通过计算机和各类用户终端实现信息交互和应用。广义上讲云计算是一种强大的网络服务模式。云计算的虚拟化技术将一台计算机虚拟化成多台计算机,使资源利用率提高,从而降低成本。云计算的分布式计算技术,实现了根据使用需求情况分布资源。另外,云计算相比传统硬件平台相比,维护费用低廉,管理方便易操作,无需大量的资金支持。
2 物联网概念
物联网是互联网的重要组成部分,物联网是物物相联的互联网,物联网的基础仍然是互联网,物联网是以互联网为基础发展和延伸出来的网络。物联网最早提出于一九九零年。一九九一年麻省理工学院开始对物联网进行研究,一九九九年麻省理工学院对物联网做了实验。物联网底层数据的感知是物联网技术的基础,在物联网感知层中,呈现出的特点是数据量大、种类多。物联网感知采用了信息后,通过传输层实现数据与传递。物联网按照功能分为三层:应用服务层、网络传输层、感知控制层。物联网应用十分广泛,现如今几乎已经渗入到人类生活的各个方面。例如:智能交通、智能家居、资源管理、科研实验、医疗领域、军事领域。物联网的发展和推广受到了国家的重视。但就目前来看,物联网技术不论是技术上,还是理论上仍然处于发展阶段,距离物联网普及和大面积应用仍然有着一定的距离。
3 基于云计算的物联网系统架构
从物联网技术的特征来看,未来物联网技术更新和改革离不开对云计算的应用,云计算的优势是物联网技术所需要的,物联网的推广和应用必然不能缺少云计算,物联网数据产生和收集过程具有实时性和不间断性,处理时间的延迟必然会导致数据量的扩大。但由于数据量大、节点有限、存储点等技术限制,必然影响物联网性能。云计算的分布式技术,便可很好的解决这些问题,使物联网实现有效的控制多源、多位置的不同数据处理。云计算和物联网的融合,使物联网获得了强大的计算能力和存储能力,云计算搭建了一个辅助物联网的平台。
基于云计算的物联网系统架构主要包括了三个层次:物联网中间件层、物联网基础设施层、物联网应用层。这三层相互协调融合构成了物联网系统,向人们提供服务。
3.1 物联网应用层
物联网应用层是整个物联网系统架构的核心内容,应用层通过应用管理中提供管理工具,其中包括:用户管理、资源管理、安全管理、影像管理。每一个管理工具能够为用户提供不同的服务,用户管理包括:用户账户管理、计费管理等等。安全管理包括:用户身份验证、用户资料保护等等。资源管理包括:资源恢复、故障检测等等。影像管理包括:应用生命周期管理、影像部署等等。
3.2 物联网中间件
物联网中间件层是整个物联网的连接媒介,包含着整个物联网的所有中间件产品。所包括的功能有:感应设备管理、智能终端接入等等,除此之外,还具有面向服务的物联网应用的功能。
3.3 物联网基础设施层
物联网基础设施是物联网系统实现的基础,离开了物联网基础设备,物联网系统无从谈起。物联网基础设备层包含了:虚拟集群、物理硬件及感应终端。虚拟集群是基于云计算的虚拟化技术的基础上实现的,以虚拟化方式为用户提供服务。物理硬件包括:云计算必要的网络设备、存储设备、服务器设备等等。感应终端包括传感器、控制器等智能终端设备。物联网基础设备由物联网中间件负责管理和协调运作。
影像设备论文范文5
论文关键词:三维虚拟仿真技术,物流,教学
当前,仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文,它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室,这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台,如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等;然而对于基于设备的物流实训室来说,由于资金等方面的限制,比较先进的设备还尚欠缺教育学论文,这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模,能够加深学生对各种物流设备的认识,帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识,更好地找出生产瓶颈,加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文,对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真(3D Virtual Simulation)就是利用三维建模技术,构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景,响应用户的输入,根据用户的不同动作做出相应的反应,并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点:
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1.开机步骤
开机顺序依次为:
2 AP转换器(数量两台):
按下电源按钮教育学论文,
2 工作站(数量两台)
2 投影机(数量四台)
进入控制工作站,进入中控程序,点击投影机控制,选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机(数量两台):
按下电源按钮
关机顺序依次为:
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2.基本操作设置
立体图像工作站设置
(1)多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面(水平平移模式)
显示的结果是,显卡双头输出两个通道的桌面。
(2)分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文,重叠像素为192
整体分辨率为1856×768(含边缘重叠区192个像素)
重叠像素设置图如下:
立体设置为管理3D设置里面,基本设置,选用立体启用
3 .基本演示操作
(1)立体电影
检查左右眼是否正确?
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常,点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象?
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象?
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
(绿色按钮按两次表示切换左右眼)
(2)NVSG演示软件
同样观看立体是否正常,可以通过软件切换左右眼
(3)VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文,可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
(1)首先检查画面比例是否正确
再点击高级:
水平位置和垂直位置,如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤:
(1)找到是那台融合机出现的问题,并接入键盘鼠标
(2)ALT+F4退出融合服务软件
(3)点击桌面上的blend文件夹
(4)复制setting.cfg文件到其他地方
(5)将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
(6)双击STEREO_CAP程序
(7)按ESC,再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动,保存设置、开始
(8)重新启动
7注意事项
(1)投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文,正常使用情况下不需要遥控器;
(2)投影机机械结构不能轻易触碰
(3)屏幕位置不能挪动,屏幕表面不能触碰,灰尘可用干净的柔软布沾水擦;
(4)投影机关机后不能立即断电,同时投影机电源需接入UPS稳压电源,UPS后备电池时间不小于10分钟;
(5)不能随意拔插设备连接线缆;
(6)立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
(7)控制工作站IP:192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用,一方面能提高学生的学习兴趣,学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识,同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力,实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献:
[1]吕明哲,物流系统仿真,东北财经大学出版社,2008.10。
[2]贺国先,现代物流系统仿真,中国铁道出版社,2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
影像设备论文范文6
由於在现今资讯流通普遍的社会中,影像的需求量越来越大,影像的数位化是必然的趋势。然而在数位化过的影像所占的资料量又相当庞大,在传输与处理上皆有所不便。将资料压缩是最好的方法。如今有一新的模式,在压缩率及还原度皆有不错的表现,为其尚未有一标准的格式,故在应用上尚未普及。但在不久的未来,其潜力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的关系。故以此篇文章介绍小波(WAVELET)转换的历史渊源。小波转换的基础原理。现今的发展对印刷业界的冲击。影像压缩的未来的发展。
壹、前言
由於科技日新月异,印刷已由传统印刷走向数位印刷。在数位化的过程中,影像的资料一直有档案过大的问题,占用记忆体过多,使资料在传输上、处理上都相当的费时,现今个人拥有True Color的视讯卡、24-bit的全彩印表机与扫描器已不再是天方夜谭了,而使用者对影像图形的要求,不仅要色彩繁多、真实自然,更要搭配多媒体或动画。但是相对的高画质视觉享受,所要付出的代价是大量的储存空间,使用者往往只能眼睁睁地看着体积庞大的图档占掉硬碟、磁带和光碟片的空间;美丽的图档在亲朋好友之间互通有无,是天经地义的事,但是用网路传个640X480 True Color图形得花3分多钟,常使人哈欠连连,大家不禁心生疑虑,难道图档不能压缩得更小些吗?如此报业在传版时也可更快速。所以一种好的压缩格式是不可或缺的,可以使影像所占的记忆体更小、更容易处理。但是目前市场上所用的压缩模式,在压缩的比率上并不理想,失去压缩的意义。不然就是压缩比例过大而造成影像失真,即使数学家与资讯理论学者日以继夜,卯尽全力地为lossless编码法找出更快速、更精彩的演算法,都无可避免一个尴尬的事实:压缩率还是不够好。再说用来印刷的话就造成影像模糊不清,或是影像出现锯齿状的现象。皆会造成印刷输出的问题。影像压缩技术是否真的穷途末路?请相信人类解决难题的潜力是无限的。既然旧有编码法不够管用,山不转路转,科学家便将注意力移转到WAVELET转换法,结果不但发现了满意的解答,还开拓出一条光明的坦途。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论。小波分析,无论是作为数学理论的连续小波变换,还是作为分析工具和方法的离散小波变换,仍有许多可被研究的地方,它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶(Fourier)分析的重要发展,他保留了傅氏理论的优点,又能克服其不足之处。可达到完全不失真,压缩的比率也令人可以接受。由於其数学理论早在1960年代中叶就有人提出了,而到现在才有人将其应用於实际上,其理论仍有相当大的发展空间,而其实际运用也属刚起步,其後续发展可说是不可限量。故研究的动机便由此而生。
贰、 WAVELET的历史起源
WAVELET源起於Joseph Fourier的热力学公式。傅利叶方程式在十九世纪初期由Joseph Fourier (1768-1830)所提出,为现代信号分析奠定了基础。在十九到二十世纪的基础数学研究领域也占了极重要的地位。Fourier提出了任一方程式,甚至是画出不连续图形的方程式,都可以有一单纯的分析式来表示。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论为傅利叶方程式的延伸。
小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波规范正交基。其後1984年,法国地球物理学J. Morlet在分析地震波的局部性质时,发现传统的傅利叶转换,难以达到其要求,因此引进小波概念於信号分析中,对信号进行分解。随後理论物理学家A.Grossman对Morlet的这种信号根据一个确定函数的伸缩,平移系 { a -1/2 Ψ[(x-b)/a] ;a,b?R ,a≠0}展开的可行性进行了研究,为小波分析的形成开了先河。
1986年,Y. Meyer建构出具有一定衰减性的光滑函数Ψj,k(x),其二进制伸缩与平移系 {Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k);j,k?Z}构成L2(R)的规范正交基。1987年,Mallat巧妙的将多分辨分析的思想引入到小波分析中,建构了小波函数的构造及信号按小波转换的分解及重构。1988年Daubechies建构了具有正交性(Orthonormal)及紧支集(Compactly Supported);及只有在一有限区域中是非零的小波,如此,小波分析的系统理论得到了初步建立。
三、 WAVELET影像压缩简介及基础理论介绍
一、 WAVELET的压缩概念
WAVELET架在三个主要的基础理论之上,分别是阶层式边码(pyramid coding)、滤波器组理论(filter bank theory)、以及次旁带编码(subband coding),可以说wavelet transform统合了此三项技术。小波转换能将各种交织在一起的不同频率组成的信号,分解成不相同频率的信号,因此能有效的应用於编码、解码、检测边缘、压缩数据,及将非线性问题线性化。良好的分析局部的时间区域与频率区域的信号,弥补傅利叶转换中的缺失,也因此小波转换被誉为数学显微镜。
WAVELET并不会保留所有的原始资料,而是选择性的保留了必要的部份,以便经由数学公式推算出其原始资料,可能不是非常完整,但是可以非常接近原始资料。至於影像中什度要保留,什麽要舍弃,端看能量的大小储存(跟波长与频率有关)。以较少的资料代替原来的资料,达到压缩资料的目的,这种经由取舍资料而达到压缩目地的作法,是近代数位影像编码技术的一项突破。即是WAVELET的概念引入编码技术中。
WAVELET转换在数位影像转换技术上算是新秀,然而在太空科技早已行之有年,像探测卫星和哈柏望远镜传输影像回地球,和医学上的光纤影像,早就开始用WAVELET的原理压缩/还原影像资料,而且有压缩率极佳与原影重现的效果。
以往lossless的编码法只着重压缩演算法的表现,将数位化的影像资料一丝不漏的送去压缩,所以还原回来的资料和原始资料分毫无差,但是此种压缩法的压缩率不佳。 将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态,控制解码後影像的品质,选择适当的编码法,而且还在撷取图形资料时,先帮资料「减肥。如此才是WAVELET编码法主要的观念。
二、 影像压缩过程
原始图形资料 色彩模式转换 DCT转换 量化器 编码器 编码结束
三、 编码的基本要素有三点
(一) 一种压缩/还原的转换可表现在影像上的。
(二) 其转换的系数是可以量化的。
(三) 其量化的系数是可以用函数编码的。
四、 现有WAVELET影像压缩工具主要的部份
(一) Wavelet Transform(WAVELET转换):将图形均衡的分割成任何大小,最少压缩二分之一。
(二) Filters(滤镜):这部份包含Wavelet Transform,和一些着名的压缩方法。
(三) Quantizers(量化器):包含两种格式的量化,一种是平均量化,一种是内插量化,对编码的架构有一定的影响。
(四) Entropy Coding(熵编码器):有两种格式,一种是使其减少,一种为内插。
(五) Arithmetic Coder(数学公式):这是建立在Alistair Moffat s linear time coding histogram的基础上。
(六) Bit Allocation(资料分布):这个过程是用整除法有效率的分配任何一种量化。
肆、 WAVELET影像压缩未来的发展趋势
一、 在其结构上加强完备性。
二、 修改程式,使其可以处理不同模式比率的影像。
三、 支援更多的色彩。可以处理RGB的色彩,像是YIQ、HUV的色彩定义都可以分别的处理。
四、 加强运算的能力,使其可支援更多的影像格式。
五、 使用WAVELET转换藉由消除高频率资料增加速率。
六、 增加多种的WAVELET。如:离散、零元树等。
七、 修改其数学编码器,使资料能在数学公式和电脑的位元之间转换。
八、 增加8X8格的DCT模式,使其能做JPEG的压缩。
九、 增加8X8格的DCT模式,使其能重叠。
十、 增加trellis coding。
十一、 增加零元树。
现今已有由中研院委托国内学术单位研究,也有不少的研究所的硕士。国外更是如火如荼的展开研究。相信实际应用於实务上的日子指日可待。
伍、 影像压缩研究的方向
1. 输入装置如何捕捉真实的影像而将其数位化。
2. 如何将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态。
3. 如何控制解码影像的品质。
4. 如何选择适当的编码法。
5. 人的视觉系统对影像的反应机制。
小波分析,无论是作为数学理论的连续小波变换,还是作为分析工具和方法的离散小波变换,仍有许多可被研究的地方,它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶(Fourier)分析的重要发展,他保留了傅氏理论的优点,又能克服其不足之处。
陆、 在印刷输出的应用
WAVELET影像压缩格式尚未成熟的情况下,作为印刷输出还嫌太早。但是後续发展潜力无穷,尤其在网路出版方面,其利用价值更高,WAVELET的出现就犹如当时的JPEG出现,在影像的领域中掀起一股旋风,但是WAVELET却有JPEG没有的优点,JPEG乃是失真压缩,且解码後复原程度有限,能在网路应用,乃是由於电脑的解析度并不需要太高,就可辨识其图形。而印刷所需的解析度却需一定的程度。WAVELET虽然也是失真压缩,但是解码後却可以还原资料到几乎完整还原,如此的压缩才有存在的价值。
有一点必须要提出的就是,并不是只要资料还原就可以用在印刷上,还需要有解读其档案的RIP,才能用於数位印刷上。等到WAVELET的应用成熟,再发展其适用的RIP,又是一段时间以後的事了。
在网路出版上已经有浏览器可以外挂读取WAVELET档案的软体了,不过还是测试版,可是以後会在网路上大量使用,应该是未来的趋势。对於网路出版应该是一阵不小的冲击。
图像压缩的好处是在於资料传输快速,减少网路的使用费用,增加企业的利润,由於传版的时间减少,也使印刷品在当地印刷的可能性增高,减少运费,减少开支,提高时效性,创造新的商机。
柒、 结论
WAVELET的理论并不是相当完备,但是据现有的研究报告显现,到普及应用的阶段,还有一段距离。但小波分析在信号处理、影像处理、量子物理及非线性科学领域上,均有其应用价值。国内已有正式论文研究此一压缩模式。但有许多名词尚未有正式的翻译,各自有各自的翻译,故研究起来倍感辛苦。但相信不久即会有正式的定名出现。这也显示国内的研究速度,远落在外国的後面,国外已成立不少相关的网站,国内仅有少数的相关论文。如此一来国内要使这种压缩模式普及还有的等。正式使用於印刷业更是要相当时间。不过对於网路出版仍是有相当大的契机,国内仍是可以朝这一方面发展的。站在一个使用其成果的角度,印刷业界也许并不需要去了解其高深的数理理论。但是在运用上,为了要使用方便,和预估其发展趋势,影像压缩的基本概念却不能没有。本篇文章单纯的介绍其中的一种影像压缩模式,目的在为了使後进者有一参考的依据,也许在不久的将来此一模式会成为主流,到时才不会手足无措。
参考文献
1.Geoff Davis,1997,Wavelet Image Compression Construction Kit,。
2.张维谷.小宇宙工作室,初版1994,影像档宝典.WINDOWS实作(上), 峰资讯股份有限公司。
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7.曾泓瑜、陈曜州,民八十三年,最新数位讯号处理技术(语音、影像处理实务),全欣资讯图书。
附录:
嵌入式零元树小波转换、 阶层式嵌入式零元树小 波转换、阶层式影像传送 及渐进式影像传送
目前网路最常用的静态影像压缩模式为JPEG格式或是GIF格式等。但是利用这些格式编码完成的影像,其资料量是不变的,其接受端必须完整地接受所有的资料量後才可以显示出编码端所传送的完整影像。这个现象最常发生在利用网路连结WWW网站时,我们常常都是先接收到文字後,其网页上的图形才,慢慢的一小部份一小部份显示出来,有时网路严重塞车,图形只显示一点点後就要再等非常久的时间才再有一点点显示出来,甚至可能断线了,使得使用者完全不知道在接收什麽图案的图形,无形中造成网路资源的浪费。此缺点之改善,可以使用嵌入式零元树小波转换(EZW)来完成。
阶层式影像传送系统的主要功能为允许不同规格之显示装置或解码器可以从同一编码器中获得符合其要求之讯号,如此不需要对於不同的解码器设计不同的编码器配合利用之,进而增加了其应用的 范围,及减低了所架设系统的复杂度,也可以节省更多的设备费用。利用Shapiro所提出的嵌入式零元树小波转换(EZW)技术来设计阶层式影像传送系统时,其编码的效果不是很好。主要的原因是,利用(EZW)技术所设计的编码器是根据影像的全解析度来加以编码的,这使得拥有不同解析度与码率要求的解码器,无法同时分享由编码器所送出来的位元流。虽然可以利用同时播放(Simulcast)技术来加以克服之,但是该技术对於同一影像以不同解析度独立编码时,将使得共同的低通次频带(Lowpass Subband)被重复的编码与传送,而产生了相当高的累赘(Redundancy)。
基於上述情况,有人将嵌入式零元树小波转换(EZW)技术加以修改之,完成了一个新式的阶层式影像传送系统。该技术为阶层式嵌入的零元树小波转换(Layered Embedded Zerotree Wavelet,简称 LEZW技术。这个技术使我们所设计出来的阶层式影像传送系统,可以在编码传送前预先指定图层数目、每层影像的解析度与码率。
LEZW技术是将EZW技术中的连续近似量化(SAQ)加以延伸应用之,而EZW传统的做法是将SAQ应用於全部的小波转换系数上。然而在LEZW技术中,从基层(Base Layer)开始SAQ一次仅用於一个 图层(Layer)的编码,直到最高阶析度的图层为止。当编码的那一图层码率利用完时,即表示该图层编码完毕可以再往下一图层编码之。为了改善LEZW的效率,在较低图层的SAQ结果应用於较高图层的SAQ过程中,基於这种编码的程序,LEZW演算法则可以在每一图层平均码率的限制下,重建出不同解析度的影像。因此,LEZW非常适合用於设计阶层式影像传送系统。
LEZW技术也可以应用於渐进式传送,对於一个渐进式影像传送系统而言,控制其解析度将可以改善重建影像的视觉品质。而常用的渐进式传送方法有使用向量量化器或零元树资料结构编码演算法则。但是向量量化器需要较大的记忆体及对与传送中的错误敏威,而利用EZW技术所设计的渐进式影像传送系统,可以改善这些缺点,所以享有较好的效能。但是它也有缺点就是,应用於渐进式传送时是根据全解析度来做编码及传送,因此在低码率的限制之下时,若用全解析度来显示影像将使得影像模糊不清。所以在低码率传送时的影像以较低的解析度来显示时,则可以使影像的清晰度有所改善。