BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG -  - THUYẾT MINH DỰ THẢO TIÊU CHUẨN QUỐC GIA HỆ THỐNG MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG2000 – CÁC MỞ RỘNG ĐỐI VỚI DỮ LIỆU BA CHIỀU HÀ NỘI -2015 MỤC LỤC Tên gọi ký hiệu tiêu chuẩn Tình hình chuẩn hóa mã hóa ảnh tĩnh 2.1 Các chuẩn mã hóa ảnh tĩnh 2.1.1 Chuẩn mã hóa PNG 2.1.2 Chuẩn mã hóa MPEG-4 VTC 2.1.3 Các chuẩn mã hóa JPEG 2.1.3.1 Tiêu chuẩn JPEG năm 1992 2.1.3.2 Tiêu chuẩn JPEG-LS 2.1.3.3 Tiêu chuẩn JPEG 2000 2.2 So sánh tiêu chuẩn mã hóa ảnh tĩnh Nhu cầu xây dựng tiêu chuẩn JPEG 2000 tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều” 12 3.1 Bộ tiêu chuẩn JPEG 2000: 12 3.2 Tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều” 16 Sở xây dựng tiêu chuẩn 17 4.1 Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-10 17 4.2 Các tiêu chuẩn liên quan 19 4.2.1 ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1, Information technology – JPEG 2000 image coding system: Core coding system (Hệ thống mã hóa lõi) 19 4.2.2 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2, Information technology – JPEG 2000 image coding system: Extensions (Các mở rộng) 20 Phương pháp xây dựng dự thảo tiêu chuẩn 20 5.1 Phương pháp xây dựng dự thảo tiêu chuẩn 20 5.2 Tên dự thảo tiêu chuẩn 21 5.3 Bố cục dự thảo tiêu chuẩn 21 Bảng đối chiếu tiêu chuẩn viện 22 Tài liệu tham khảo 244 Tên gọi ký hiệu tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các mở rộng liệu ba chiều” Ký hiệu tiêu chuẩn: TCVN xxxx:xxxx Tình hình chuẩn hóa mã hóa ảnh tĩnh 2.1 Các chuẩn mã hóa ảnh tĩnh 2.1.1 Chuẩn mã hóa PNG Portable Network Graphics (PNG) phương thức mã hóa định dạng hình ảnh sử dụng thuật tốn nén khơng liệu PNG tạo để cải tiến thay định dạng GIF (Graphics Interchange Format) định dạng tập tin hình ảnh khơng u cầu quyền PNG hỗ trợ hình ảnh dựa bảng màu (24 bit RGB 32 bit RGBA), ảnh xám (có khơng có kênh alpha), ảnh RGB (có khơng có kênh alpha) PNG cung cấp lựa chọn suốt Với hình ảnh màu thực màu xám, giá trị điểm ảnh xác định suốt kênh alpha thêm vào (cho phép tỷ lệphần trăm độ suốt sử dụng) PNG sử dụng rộng rãi mạng internet hỗ trợ tính suốt, sử dụng thuật tốn nén khơng liệu 2.1.2 Chuẩn mã hóa MPEG-4 VTC MPEC-4 VTC thuật toán sử dụng để nén ảnh tĩnh sau lại sử dụng ảnh chụp 3D thực tế Phương pháp dựa biến đổi sóng rời rạc (DWT), lượng tử scala, mã hóa số học Đặc tính ưu việt MPEG-4 VTClà lực mã hóa đối tượng có định dạng tùy ý Khả thực phương tiện DWT thích ứng theo định dạng mã hóa định dạng MPEG-4 Một số đối tượng mã hóa riêng rẽ, với chất lượng khác , sau tập hợp giải mã để thu ảnh giải mã cuối Tuy nhiên, MPEG-4-VTC không hỗ trợ mã hóa khơng tổn thất 2.1.3 Các chuẩn mã hóa JPEG Có nhiều phương pháp nén ảnh, dựa nguyên tắc tìm “phần tử thừa” liệu mã hóa chúng theo nhiều mức độ khác Một công nghệ nén ảnh tương đối hiệu làm việc với ảnh kích cỡ lớn, nhiều màu cơng nghệ JPEG (Joint Photographic Experts Group) Tiêu chuẩn JPEG – Định dạng ảnh JPEG tiêu chuẩn nén ảnh phát triển Nhóm chuyên gia xử lý ảnh JPEG thành lập năm 1986 với hợp tác tổ chức ITU (International Telecommunication Union – Liên minh Viễn thông quốc tế), ISO (International Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế) IEC (International Electrotechnical Commission - Ủy ban Kỹ thuật điện tử quốc tế), tiêu chuẩn đặt tên nhóm JPEG Kỹ thuật đạt hệ số nén tám mươi lần so với ảnh gốc Tuy nhiên, hệ số nén cao hình ảnh sau giải nén bị sai lệch nhiều hơn, gần giống ban đầu khơng đạt hồn tồn hình ảnh gốc Dù với mắt thường khó nhận điều khác biệt Nguyên lý phương pháp nén JPEG là: Cắt hình ảnh thành khối nhỏ, phân tích tất liệu màu sắc, độ sáng mà khối chứa phương trình ma trận Ảnh màu khơng gian RGB (Red, Green, Blue) chuyển đổi qua hệ YUV Trong thị giác người lại nhạy cảm với hệ Y, nhạy cảm nhiều với hệ U, V Hệ thống nén thành phần Y ảnh mức độ nhiều so với U V Kế tiếp dùng biến đổi Cosin rời rạc, sau mã hóa theo phương pháp Hoffman Khi giải nén ảnh, bước thực thi làm ngược lại q trình nói Tiêu chuẩn có hai phương pháp nén ảnh là: phương pháp dựa biến đổi cosin rời rạc (Discrete Cosine Transformation - DCT) đặc tả dành cho nén ảnh có tổn thất (lossy) phương pháp tiên đoán (predictive) đặc tả dành cho nén ảnh không tổn thất (lossless) Chuẩn JPEG ban đầu nhận đón nhận rộng rãi có mặt khắp nơi thơng qua ứng dụng máy tính: khn dạng cho ảnh chụp web tồn cầu sử dụng rộng rãi lưu trữ hình ảnh Hơn nữa, ảnh số hóa ngày phổ biến với người dùng yêu cầu chất lượng ngày tăng lên, vấn đề xử lý hình ảnh tăng theo Tuy nhiên, việc nén hình ảnh không làm giảm dung lượng lưu trữ u cầu băng thơng, mà cho để ngun ghép tách, ghép để xếp xử lý đáp ứng mục tiêu ứng dụng thiết bị cụ thể Ngoài ra, yêu cầu hiệu suất nén tốt với tỷ số nén cao dẫn tới phát triển tiêu chuẩn JPEG 2000 Tháng 12 năm 2000, Nhóm ban hành tiêu chuẩn JPEG 2000 Phần với tên thức tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 | ITU-T T.800 Tiêu chuẩn JPEG 2000 sử dụng mã hóa co giãn độ phân giải (scalable) ảnh tĩnh liên tục (từ có tổn thất đến khơng tổn thất) dựa biến đổi wavelet Tiêu chuẩn không cung cấp khả nén ảnh với chất lượng hiệu cao hệ thống JPEG mà có khả biểu diễn ảnh với nhiều tính hơn, hỗ trợ luồng bit đáp ứng nhiều ứng dụng có ứng dụng Hiện có phiên JPEG công bố sau: 2.1.3.1 Tiêu chuẩn JPEG năm 1992 Tiêu chuẩn JPEG sử dụng mã hóa ảnh tĩnh liên tục có tổn thất (lossy) dựa biến đổi cosin rời rạc DCT, ITU công bố tiêu chuẩn viễn thông ITU-T Recommendation T.81 cơng nhận tiêu chuẩn quốc tế với tên thức ISO/IEC 10918-1:1994 Mục tiêu tiêu chuẩn JPEG năm 1992 hỗ trợ nén ảnh với nhiều kích cỡ/không gian màu sắc, với tỉ lệ nén theo yêu cầu người dùng, hỗ trợ tái tạo lại ảnh với chất lượng cao hỗ trợ quản lý mức độ phức tạp tính tốn nén ảnh Bảng 1: Các tiêu chuẩn quốc tế mã hóa hình ảnh JPEG Họ tiêu chuẩn Năm Phần công bố Phần 1992 JPEG Phần 1994 Số ISO/IEC Số ITU Tên tiêu chuẩn ISO / ITU-T Công nghệ thông tin – Nén số mã IEC Rec hóa ảnh có sắc độ liên tục – Yêu cầu 10918-1 T.81 hướng dẫn ISO IEC / ITU-T Rec T.83 Công nghệ thông tin – Nén số mã hóa ảnh có sắc độ liên tục – Bài đo Họ tiêu chuẩn Năm Phần công bố Số ISO/IEC Số ITU tuân thủ 10918-2 Phần ISO 1996 Tên tiêu chuẩn / IEC ITU-T Rec T.84 10918-3 Công nghệ thông tin – Nén số mã hóa ảnh có sắc độ liên tục – Phần mở rộng Công nghệ thông tin – Nén số mã Phần ISO 1998 / IEC 10918-4 hóa ảnh có sắc độ liên tục – Đăng ký ITU-T JPEG Profiles, SPIFF Profiles, SPIFF Rec T.86 Tags, không gian màu SPIFF, APPn Markers, loại nén SPIFF quan đăng ký (REGAUT) ISO Phần 2013 / Công nghệ thông tin – Nén số mã IEC hóa ảnh có sắc độ liên tục – JPEG 10918-5 File Interchange Format (JFIF) FCD 2.1.3.2 Tiêu chuẩn JPEG-LS Tiêu chuẩn JPEG-LS sử dụng mã hóa ảnh tĩnh liên tục khơng tổn thất (lossless) tổn thất (nearlossless) dựa mã hóa tiên đốn mã hóa ngẫu nhiên, công bố tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC IS 14495-1|ITU-T Recommendation T.87 Bảng 2: Các tiêu chuẩn quốc tế mã hóa hình ảnh JPEG-LS Họ tiêu chuẩn JPEG-LS Năm Phần công bố Số ISO/IEC Phần 1998 ISO / IEC Số ITU Tên tiêu chuẩn ITU-T Công nghệ thông tin – Nén không tổn Họ tiêu chuẩn Năm Phần công bố Số ISO/IEC 14495-1 Số ITU Tên tiêu chuẩn Rec T.87 thất gần không tổn thất ảnh có sắc độ liên tục – Cơ sở Phần 2000 ISO / IEC ITU-T 14495-2 Rec T.870 Công nghệ thông tin – Nén không tổn thất gần khơng tổn thất ảnh có sắc độ liên tục – Các mở rộng 2.1.3.3 Tiêu chuẩn JPEG 2000 Kỹ thuật nén JPEG làm thông tin lúc giải nén, nén với hệ số cao thông tin nhiều giải nèn Công nghệ JPEG 2000 giải vấn đề Với JPEG 2000 kỹ thuật xử lý hình ảnh đạt kết khả quan nén nhỏ từ 100-200 lần mà hình ảnh khơng sai sót so với hình ảnh gốc JPEG 2000sử dụng mã hóa co giãn (scalable) ảnh tĩnh liên tục (từ có tổn thất đến khơng tổn thất) dựa biến đổi wavelet (một cơng cụ xử lý tín hiệu thành công, đặc biệt xử lý ảnh) Là tiện ích tốn học cho phép mơ tả cơng thức đơn giản xảy thời điểm xác tín hiệu Với chuỗi sóng ngắn, cần biểu diễn vài cơng thức, đường biểu diễn không mà không cần phải mô tả đặc tính điểm Và lẽ dĩ nhiên đắc lực phân tích tỉ mỉ file ảnh kỹ thuật số Thuật toán kỹ thuật JPEG 2000 chọn số nhỏ sóng ngắn, sóng lập lại nơi khác nhau, tỷ lệ khác mơ tả xác tín hiệu hình ảnh File ảnh nén khơng chứa nhiều số lượng vị trí giãn nở sóng ngắn Và kỹ thuật mã hóa theo khối, theo khu vực ưu tiên hình ảnh (ROI Regional Of Interest) áp dụng tiến đáng kể thuật toán mã hóa JPEG 2000 Tiêu chuẩn JPEG 2000 khơng cung cấp khả nén ảnh với chất lượng hiệu cao hệ thống JPEG mà có khả biểu diễn ảnh với nhiều tính hơn, hỗ trợ bit-stream (chuỗi bit mã hóa giải mã phần chứa đoạn mã hóa liệu ngẫu nhiên) đáp ứng nhiều ứng dụng có ứng dụng Không giống tiêu chuẩn JPEG truyền thống, kỹ thuật mã hóa dựa biến đổi cosin rời rạc (DCT – Dicrete Cosin Transform) dùng mã hóa Huffman, JPEG 2000 sử dụng kỹ thuật mã hóa sóng rời rạc (DWT – Decrete Wavelet Transform) dùng mã hóa số học Sử dụng DWT cho phép nâng cao độ phân giải tần số mang tính khơng gian thể biến đổi hình ảnh Sơ đồ khối trình nén giải nén theo chuẩn JPEG 2000 mô tả hình Hình 1: Sơ đồ trình nén giải nén theo chuẩn JPEG 2000 JPEG 2000 nhiều chức đặc biệt chuẩn nén ảnh tĩnh khác JPEG hay GIF Dưới chức ưu việt JPEG 2000 so với chuẩn nén ảnh tĩnh khác : - Cho chất lượng ảnh tốt áp dụng nén ảnh tĩnh có tổn thất - Sử dụng với truyền dẫn hiển thị lũy tiến chất lượng, độ phân giải, thành phần màu có tính định vị không gian - Sử dụng chế nén ảnh cho hai dạng thức nén - Truy cập giải nén thời điểm nhận liệu - Giải nén vùng ảnh mà khơng cần giải nén tồn ảnh - Có khả mã hóa với tỷ lệ nén theo vùng khác - Nén lần giải nén với nhiều cấp chất lượng khác tùy theo yêu cầu người sử dụng Bảng 3: Các tiêu chuẩn quốc tế mã hóa hình ảnh JPEG 2000 Họ tiêu chuẩn Năm Phần công bố Phần Phần Phần Phần 2000 2004 2002 2002 Số ISO/IEC Số ITU ISO / IEC ITU-T 15444-1 Rec T.800 ISO / IEC ITU-T 15444-2 Rec T.801 ISO / IEC ITU-T 15444-3 Rec T.802 ISO / IEC ITU-T 15444-4 Rec T.803 ISO / IEC ITU-T 15444-5 Rec T.804 ISO / IEC ITU-T 15444-6 Rec T.805 ISO / IEC ITU-T 15444-8 Rec T.807 ISO / IEC ITU-T JPEG 2000 Phần Phần Phần Phần 2003 2003 2007 2005 15444-9 Tên tiêu chuẩn Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Phần mềm chuẩn - Hệ thống mã hóa lõi Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các mở rộng Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 –Motion JPEG 2000 Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Kiểm tra phù hợp Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Phần mềm chuẩn Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Định dạng tập tin hình ảnh hợp thành Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các vấn đề an tồn (JPSEC) Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã Rec T.808 hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các cơng Bảng 4: So sánh JPEG JPEG 2000 Bit per pixel 0.125 0.50 2.00 Ảnh theo JPEG 24.42 31.17 35.15 Ảnh theo JPEG 2000 28.12 32.95 37.35 Ảnh theo JPEG 22.6 28.92 35.99 Ảnh theo JPEG 2000 24.85 31.13 38.80 Tính ưu việt thứ JPEG 2000 so với JPEG chuẩn nén ảnh hiển thị ảnh với độ phân giải kích thước khác từ ảnh nén Với JPEG điều khơng thể thực Sở dĩ có điều JPEG 2000 sử dụng kĩ thuật phân giải ảnh mã hóa đính kèm mà đề cập tới phần mã hóa ảnh theo JPEG 2000 Tính lợi đặc biệt quan trọng JPEG 2000, JPEG chuẩn nén ảnh tĩnh trước phải nén nhiều lần để thu chất lượng với lần nén khác nhau, với JPEG 2000 ta cần nén lần chất lượng ảnh định tùy theo người sử dụng trình giải nén ảnh theo JPEG 2000 Một tính bật JPEG 2000 tính mã hóa ảnh theo vùng (ROI – Region of Interest) mà đề cập phần mã hóa ảnh theo JPEG 2000 Chất lượng tồn ảnh thấy rõ hình 3, chất lượng vùng ảnh lựa chọn tăng cao vùng áp dụng phương pháp nén ảnh ROI 10 Hình 3: Minh họa tính ROI JPEG 2000 tính đặc biệt ưu việt JPEG, khả vượt trội khôi phục lỗi Đó ảnh truyền mạng viễn thơng thơng tin bị nhiễu, với chuẩn nén ảnh JPEG nhiễu thu vào hiển thị, nhiên với JPEG 2000, đặc trưng phép mã hóa chống lỗi, JPEG 2000 giảm thiểu lỗi với mức hầu hư khơng có Bảng sau so sánh tính JPEG 2000 với số chuẩn nén ảnh JPEG – LS, JPEG, PNG, MPEG - VTC (Dấu + biểu thị chuẩn có chức tương ứng, số dấu + nhiều chuẩn thực chức tương ứng tốt; dấu – biểu thị chuẩn tương ứng không hỗ trợ tính đó) Bảng 5: So sánh tính JPEG 2000 với chuẩn nén ảnh tĩnh khác JPEG 2000 JPEG LS JPEG MPEG – VTC PNG Khả nén ảnh không tổn thất +++ ++++ + - +++ Khả nén ảnh có tổn thất +++++ + +++ ++++ - Khả lũy tiến khôi phục ảnh +++++ - ++ +++ + +++ - - + - Kỹ thuật mã hóa theo vùng ROI 11 JPEG LS JPEG MPEG – VTC PNG - - - ++ - Khả truy cập ngẫu nhiên dòng bít ảnh nén ++ - - - - Tính đơn giản ++ +++++ +++++ + +++ +++ ++ ++ +++ + Khả thay đổi tỉ lệ nén +++ - - + - Tính mềm dẻo (khả nén nhiều loại ảnh khác nhau) +++ +++ ++ ++ +++ JPEG 2000 Khả tương tác với vật thể có hình dạng Khả khôi phục lỗi Với tính ưu việt phân tích trên, tại, ISO ủy ban JPEG đưa khuyến nghị thay JPEG JPEG 2000 Nhu cầu xây dựng tiêu chuẩnJPEG 2000 tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều” 3.1 Bộ tiêu chuẩn JPEG 2000: - Ngày 23/12/2013 Bộ Thông tin Truyền thông ban hành Thông tư số 22/2013/TT-BTTTT công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật ứng dụng CNTT quan nhà nước, JPEG xếp vào nhóm Tiêu chuẩn truy cập thơng tin bốn tiêu chuẩn bắt buộc lựa chọn áp dụng cho ảnh đồ họa - Việc ban hành Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho hệ thống thông tin quan nhà nước với mục tiêu bảo đảm kết nối thông suốt, đồng khả chia sẻ, trao đổi thông tin an toàn, thuận tiện quan nhà nước 12 quan nhà nước với tổ chức, cá nhân Việc đặt vấn đề phải áp dụng tiêu chuẩn danh mục mà trước tiên phải nắm rõ nội dung, mục đích tiêu chuẩn - Chuẩn JPEG 2000 hỗ trợ hầu hết thiết bị/phần mềm ứng dụng CNTT như: thiết bị lưu trữ, máy ảnh, máy scan,…, phần mềm xử lý ảnh, đọc file,… nhiều thị trườngứng dụng khácbên cạnh chuẩn nén ảnh thông dụng PNG, MPEG-4 VTC, … Các ứng dụngáp dụng JPEG 2000: Một số thị trường ứng dụng áp dụng tiêu chuẩnJPEG 2000: - Cácứng dụng tiêu dùng, ví dụ thiết bịđa phương tiện (ví dụ: camera số, hỗ trợ số hóa cá nhân, điện thoại di động 3G, máy fax, máyảnh, máy quét màu, …) - Truyền thơng máy chủ/máy khách(ví dụ: Internet, Image database, Video streaming, video server, ) - Quân sự/giám sát (ví dụ, ảnh vệ tinh HD, phát chuyểnđộng, ) - Xử lýảnh y tế, đặc biệt cácđặc tảDICOM cho trao đổi liệu y tế - Sinh trắc học - Thăm dò từ xa - Ghi, biên tập lưu trữ video chất lượng cao - Các nội dung hìnhảnhAudio-visual số cho việc lưu trữ số hóa thời gian dài Cácchương trìnhứng dụng thư viện hiệnđã hỗ trợ JPEG 2000: Bảng 6: Các chương trìnhứng dụng hỗ trợ JPEG 2000 Cơ bản* Nâng cao* Chương trình Đọc Adobe Photoshop Có Viết Có Đọc Có Viết Có 13 Cơ bản* Nâng cao* Chương trình Đọc Viết Đọc Viết Apple iPhoto Có Khơng Có Khơng Apple Preview Có Có Có Có Autodesk AutoCAD Có Có Có Có BAE Systems CoMPASS Có Khơng Có Khơng Chasys Draw IES Có Có Có Có CineAsset Có Có Có Có Corel Photo-Paint Có Có Có Có Daminion Có Khơng Có Khơng DBGallery Có Khơng Có Khơng FastStone Image Viewer Có Có Có Có ImageMagick Có Có Khơng Khơng IrfanView Có Một phần Không KHông Matlab qua toolbox qua toolbox qua toolbox qua toolbox 14 Cơ bản* Nâng cao* Chương trình Đọc Viết Đọc Viết Paint Shop Pro Có Có Có Có SilverFast Có Có Có Có XnView Có Có Có Có Ziproxy Có Có Khơng KHơng Chú thích: “Cơ bản” nghĩa Phần tiêu chuẩn JPEG 2000, “Nâng cao” nghĩa Phần tiêu chuẩn JPEG 2000 Bảng 7: Các chương trình thư viện hỗ trợ JPEG 2000: Cơ Nâng cao Ngơn Chương trình ngữ Đọc Viết Đọc Viết J2K-Codec Có Khơng Có Khơng C++ JasPer Có Có Khơng Khơng C Kakadu Có Có Có Có C++ LEADTOOLS Có Có Có Có C++, NET OpenJPEG Có Có Có Có C 15 Cơ Nâng cao Ngơn Chương trình ngữ Đọc BOI codec Có Viết Có Đọc Viết Không Không Java Như vậy, theo so sánh phần khảo sát cho thấy: - Các tiêu chuẩn mã hóa hình ảnh tổ chức quốc tế xây dựng bước ban hành Tuy nhiên, Việt Nam, chưa có tiêu chuẩn lĩnh vực ban hành Do vậy, để giúp tổ chức áp dụng thuận lợi hiệu tiêu chuẩn mã hóa hình ảnh Việt Nam việc xây dựng tiêu chuẩn cho lĩnh vực cần thiết - JPEG 2000 đánh giá chuẩn mã hóa hình ảnh tiên tiến với nhiều ưu điểm so với chuẩn mã hóa hình ảnh khác hỗ trợ rộng rãi giới Do đó, để việc ứng dụng CNTT Việt Nam bắt nhịp với phát triển công nghệ giới việc xây dựng tiêu chuẩn JPEG 2000 hợp lý - Tại Việt Nam, tiêu chuẩn ứng dụng cho số trường hợp sau: o sử dụng cho nhà phát triển ứng dụng CNTT Việt Nam việcđề xuất giải pháp tiên tiến o sử dụng cho mục đích đào tạo công nghệ o sử dụng việc lựa chọn thiết bị/phần mềm phục vụ ứng dụng công nghệ thông tin Việt Nam 3.2 Tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều” Tiêu chuẩn “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều” tiêu chuẩn quan trọng JPEG 2000 bên cạnh hai tiêu chuẩn làITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1“Hệ thống mã hóa ảnh JPEG 2000: Hệ thống mã hóa 16 lõi”và ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2“Hệ thống mã hóa ảnh JPEG 2000: Các mở rộng” Tiêu chuẩn cung cấp mở rộng cho tính hệ thống mã hóa hình ảnh lõi JPEG 2000trong ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1và số tính ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2để xử lý ảnh theo ba chiều Trong có phần mở rộng cho tính mã hóa theo vùng quan tâm Đây ưu điểm bật mã hóa hình ảnh JPEG 2000 Do vậy: - Việc xây dựng tiêu chuẩn cần thiết nhằm bổ sung thêm tính tiên tiến cho hệ thống mã hóa JPEG 2000 lõi - Tiêu chuẩn nàycũng góp phần làm đầy đủ tiêu chuẩn quốc gia JPEG 2000 trình xây dựng - Để tiêu chuẩn thực cóý nghĩaứng dụng thực tiễn tiêu chuẩn phảiđược ban hành với tiêu chuẩn sở là“Hệ thống mã hóa ảnh JPEG 2000: Hệ thống mã hóa lõi” (trên sởITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1) “Hệ thống mã hóa ảnh JPEG 2000: Các mở rộng” (trên sởITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2) Sở xây dựng tiêu chuẩn Bộ tiêu chuẩn ISO/IEC 15444 với 14 phần đề cập đến vấn đề hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 (đã liệt kê phần 2.1.1) Các tiêu chuẩn thành phần tiêu chuẩn sử dụng làm tài liệu tham chiếu để xây dựng thành tiêu chuẩn quốc gia Do vậy, để đảm bảo phù hợp thống với tiêu chuẩn bộ, đảm bảo đầy đủ tiêu chuẩn quốc gia JPEG 2000, tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-10:2011 sử dụng làm tài liệu tham chiếu để xây dựng tiêu chuẩn hệ thống mã hóa JPEG 2000 - mở rộng liệu ba chiều 4.1 Tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-10 Tiêu chuẩn công bố vào năm 2011 Đây phần tiêu chuẩn ISO/IEC 15444, cung cấp mở rộng ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 ITU-T 17 T.801 | ISO/IEC 15444-2 cho tập liệu dạng khối logic Cụ thể là, tiêu chuẩn trì tất tính cú pháp tiêu chuẩn ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1, phần tính ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 ảnh đa thành phần, cung cấp tùy chọn mở rộng cho số tính Trong nội dung này, tiêu chuẩn đưa đặc tả đẳng hướng cho tập liệu ba chiều, tức là, đưa tính xử lý đồng tất ba chiều chí cú pháp dòng mã ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 khác hai trục không gian trục thành phần chéo Các mơ hình ngữ cảnh sử dụng tiêu chuẩn giống mơ hình ngữ cảnh ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 Các mơ hình ngữ cảnh cải tiến giới thiệu tài liệu bổ sung Tiêu chuẩn đưa phương pháp nén khơng tổn thất (bảo tồn bit) nén có tổn thất để mã hóa ảnh lập thể màu số hóa có sắc độ liên tục, hai mức, thang màu xám ảnh lập thể đa thành phần Các phương pháp mở rộng phần tử hệ thống mã hóa lõi mơ tả ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 Các mở rộng liên quan đến việc mã hóa giải mã xác định thủ tục sử dụng kết hợp với thủ tục mã hóa giải mã mơ tả ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 Mỗi mở rộng mã hóa giải mã sử dụng kết hợp với thủ tục mã hóa định tuân thủ yêu cầu đưa Tiêu chuẩn đưa mở rộng định dạng liệu nén, tức định dạng trao đổi định dạng rút gọn Cụ thể là, tiêu chuẩn hỗ trợ mở rộng sau ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2: 1) độ lệch DC biến thiên; 2) nhân biến đổi sóng tùy ý; 3) biến đổi đa thành phần; 4) biến đổi phi tuyến; 5) vùng quan tâm 18 Nội dung tiêu chuẩn nằm phụ lục đưa mở rộng cho tập liệu dạng khối logic, cụ thể: - Phụ lục A - Cú pháp dòng mã, phần mở rộng: phần mở rộng cho Phụ lục A ITUT T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Codestream syntax) - Phụ lục B - Lập thứ tự liệu ảnh ảnh nén, phần mở rộng: phần mở rộng Phụ lục B ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Image and compressed image data ordering) thêm tính mã hóa khối, tức là, từ hai thành ba chiều khơng gian - Phụ lục C - Mơ hình hóa bit hệ số: phần mở rộng Phụ lục D ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Coefficient bit modeling) thêm tính mã hóa khối - Phụ lục D - Biến đổi sóng rời rạc khối ảnh - thành phần: phần mở rộng Phụ lục F ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Discrete wavelet transformation of tilecomponents) thêm chức mã hóa khối - Phụ lục E - Lượng tử hóa: phần mở rộng Phụ lục E ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Quantization) để định nghĩa lượng tử hóa phân tách ba chiều - Phụ lục F - Mã hóa ảnh theo vùng quan tâm, phần mở rộng: Phụ lục mô tả phần mở rộng khối mã hóa theo vùng quan tâm cho Phụ lục H ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1 (Coding of images with regions of interest) Phụ lục L T.801 | ISO/IEC 15444-2 (Region of interest coding and extraction, extensions) 4.2 Các tiêu chuẩn liên quan 4.2.1 ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1, Information technology – JPEG 2000 image coding system: Core coding system (Hệ thống mã hóa lõi) Tiêu chuẩn đưa phương pháp nén khơng tổn thất (bảo tồn bit) nén có tổn thất để mã hóa ảnh màu số hai mức, theo thang màu xám có sắc độ liên tục,hoặc ảnh màu có sắc độ liên tục Tiêu chuẩn này: - đặc tả thủ tục giải mã để biến đổi liệu ảnh nén thành liệu ảnh phục dựng; 19 - đặc tả cú pháp dòng mã chứa thơng tin để biên dịch liệu ảnh nén; - đặc tả định dạng tập tin; - cung cấp hướng dẫn trình mã hóa để biến đổi liệu ảnh gốc thành liệu ảnh nén; - hướng dẫn cách thực trình thực tế 4.2.2 ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2, Information technology – JPEG 2000 image coding system: Extensions (Các mở rộng) Tiêu chuẩn đưa phương pháp nén khơng tổn thất (bảo tồn bit) nén có tổn thấtđể mã hóa ảnh màu số có sắc độ liên tục, hai mức, theo thang màu xám ảnh đa thành phần Tiêu chuẩn này: - Đặc tả trình giải mã mở rộng để biến đổi liệu ảnh nén thành liệu ảnh phục dựng - Đặc tả cú pháp dòng mã mở rộng chứa thông tin để biên dịch liệu ảnh nén - Đặc tả định dạng tệp tin mở rộng - Đặc tả đóng gói để lưu trữ siêu liệu hình ảnh - Quy định tiêu chuẩn cho siêu liệu hình ảnh - Hướng dẫn trình mã hóa mở rộng để biến đổi liệu ảnh gốc thành liệu ảnh nén - Hướng dẫn cách thực trình thực tế Phương pháp xây dựng dự thảo tiêu chuẩn 5.1 Phương pháp xây dựng dự thảo tiêu chuẩn Dự thảo tiêu chuẩn biên soạn theo sở tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 15444-10 Nội dung tiêu chuẩn quốc tế chuyển thành nội dung dự thảo tiêu chuẩn theo hình thức chấp thuận áp dụng nội dung Tiêu chuẩn phù hợp với thông tư 03/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 Bộ Thông tin Truyền thông phù hợp 20 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1-2:2008:Xây dựng tiêu chuẩn - Phần 2: Quy định trình bày thể nội dung tiêu chuẩn quốc gia 5.2 Tên dự thảo tiêu chuẩn Tên dự thảo tiêu chuẩn xác định hợp đồng tư vấn số 300503/HĐBQLDACN-PTIT ngày 30/05/2014 Ban Quản lý dựán Công nghiệp Công nghệ thông tin - Bộ TTTT Học viện Công nghệ BCVT việc “Xây dựng 31 chuẩn an toàn, bảo mật 16 chuẩn kỹ thuậtâm hìnhảnh đồ họa” sau: HỆ THỐNG MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG 2000 – CÁC MỞ RỘNG ĐỐI VỚI DỮ LIỆU BA CHIỀU JPEG 2000 image coding system – Extensions for three-dimensional data Tuy nhiên, trình xây dựng dự thảo tiêu chuẩn nhóm thực thấy tiêu chuẩn thuộc tiêu chuẩn công nghệ thơng tin hệ thống mã hóaảnh JPEG 2000 Hơn nữa, tên tiêu chuẩn gốcISO/IEC 15444-10cũng có phần tên nhóm “Cơng nghệ thơng tin” (Information technology) phần đầu Chính vậy, nhóm thực đề xuất bổ sung tên nhóm “Cơng nghệ thơng tin” vào tên dự thảo tiêu chuẩn Tên dự thảo tiêu chuẩn đề xuất sau: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN – HỆ THỐNG MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG 2000 – CÁC MỞ RỘNG ĐỐI VỚI DỮ LIỆU BA CHIỀU Information technology –JPEG 2000 image coding system – Extensions for three-dimensional data 5.3 Bố cục dự thảo tiêu chuẩn Tiêu chuẩn xây dựng với bố cục sau: PHẠM VI ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN VIỆN DẪN THUẬT NGỮ VÀĐỊNH NGHĨA KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 21 MÔ TẢ CHUNG PHỤ LỤC A: CÚ PHÁP DÒNG MÃ, PHẦN MỞ RỘNG PHỤ LỤC B: ẢNH VÀ XẾP THỨ TỰ DỮ LIỆU ẢNH NÉN, PHẦN MỞ RỘNG PHỤ LỤC C: MÔ HÌNH HĨA BIT HỆ SỐ PHỤ LỤC D: BIẾN ĐỔI SÓNG CON CỦA CÁC KHỐI ẢNH-THÀNH PHẦN PHỤ LỤC E: LƯỢNG TỬ HĨA PHỤ LỤC F: MƠ HÌNH HĨA ẢNH THEO VÙNG QUAN TÂM, PHẦN MỞ RỘNG PHỤ LỤC G: CÁC VÍ DỤ VÀ HƯỚNG DẪN, PHẦN MỞ RỘNG THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảng đối chiếu tiêu chuẩn viện Bảng 8: Bảng đối chiếu tiêu chuẩn viện dẫn Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung ISO/IEC 15444-10:2011 Pha ̣m vi áp du ̣ng Scope Chấp thuận nguyên vẹn Tài liệu viê ̣n dẫn Normative references Sửa lời dẫn Thuâ ̣t ngữ và đinh ̣ nghiã Terms and Definitions Chấp thuận nguyên vẹn 4Ký hiệu thuật ngữ viết tắt Abbreviations Biên soạn sở Điều 5Symbols (and abbreviated ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1và Điều terms) 4, Điều ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2 5Mô tả chung General description Phu ̣ lu ̣c A: Cú pháp dòng mã, phần Annex mở rộng A: Chấp thuận nguyên vẹn Codestream Chấp thuận nguyên vẹn syntax, extension 22 Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung ISO/IEC 15444-10:2011 Phu ̣ lu ̣c B: Ảnh xếp thứ tự liệu Annex ảnh nén, phần mở rộng B: compressed Image and Chấp thuận nguyên vẹn image data ordering, extension Phu ̣ lu ̣c C: Mơ hình hóa bit hệ số Annex C: Coefficient bit Chấp thuận nguyên vẹn modelling Phu ̣ lu ̣c D: Mơ hình hóa bit hệ số Annex D: Discrete wavelet Chấp thuận nguyên vẹn transformation of tile- components Phu ̣ lu ̣c E: Lượng tử hóa Annex E: Quantization Chấp thuận nguyên vẹn Phu ̣ lu ̣c F: Mã hóa ảnh theo vùng Annex F: Coding of images Chấp thuận nguyên vẹn quan tâm, phần mở rộng with regions-of-interest, extension Phu ̣ lu ̣c G: Các ví dụ hướng dẫn, Annex G: Examples and Chấp thuận nguyên vẹn phần mở rộng guidelines, extensions Thư mục tài liệu tham khảo Bibliography Tự biên soạn 23 Tài liệu tham khảo [1]ITU-T T.809 | ISO/IEC 15444-10, Information technology –JPEG 2000 image coding system – Extensions for three-dimensional data [2] ITU-T T.800 | ISO/IEC 15444-1, Information technology –JPEG 2000 image coding system – Core coding system [3] ITU-T T.801 | ISO/IEC 15444-2, Information technology –JPEG 2000 image coding system – Extensions [4] Xavier Delaunay , EBCOT coding passes explained on a detailedexample [5] Gregory K Wallace, The JPEG Still Picture Compression Standard [6] Halbach, Motion JPEG 2000 File Format 24 ... Tên tiêu chuẩn Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Phần mềm chuẩn - Hệ thống mã hóa lõi Cơng nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các mở rộng Công nghệ... chuẩn Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều 12 3.1 Bộ tiêu chuẩn JPEG 2000: 12 3.2 Tiêu chuẩn Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 - Các mở rộng liệu ba chiều ... nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các mở rộng liệu chiều Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 – Các ứng dụng vơ tuyến (JPWL) Công nghệ thông tin – Hệ thống