CCSDS与JPEG2000：空间图像压缩算法的性能对比

本文旨在对比分析CCSDS（Committee on Space Data Systems）与JPEG2000这两种图像压缩算法的结构特征，特别是在航空航天领域中应用的背景。随着航天技术的进步，对图像传输的高效性和实时性要求不断提高，这促使了对压缩性能优良且算法复杂度较低的压缩技术的需求。 CCSDS算法的核心基于离散小波变换，它采用了9/7双正交浮点离散小波变换和9/7整数离散小波变换，前者提供了较高的有损压缩效率，后者则支持无损压缩。经过三级离散小波变换后，图像被划分为十种不同的子带，便于后续的编码处理。每个编码块包含一个直流系数（DC）和多个交流系数，通过位平面编码（BPE）进行组织，这些系数被分为不同的家族Fn，便于进一步编码。 与JPEG2000不同，CCSDS算法在编码过程中采取了逐次逼近量化（SAQ）对DC系数进行Rice编码，对AC系数则进行系数字的映射和熵编码，形成嵌入式码流数据格式，支持渐进传输和码率控制。编码后的数据段长度直接影响重构图像的质量和压缩比，与JPEG2000的优化截断策略相比，CCSDS允许直接根据预设的压缩码率来控制每个段的编码字节数。 另一方面，JPEG2000采用的是一种更灵活的编码框架，它的编码过程通常涉及多级的熵编码和变换，包括小波分解、变换系数量化、熵编码等步骤，以达到更高的压缩效率和更好的图像质量控制。然而，由于其算法相对复杂，可能需要一定的专业知识才能理解和应用。 CCSDS算法以其简洁性和易于理解的特点，适用于对压缩效率和实时性有较高要求的空间应用，而JPEG2000则更适合对图像质量和压缩性能有更多定制需求的场景。这两者在压缩算法设计上有显著区别，选择哪种取决于具体的应用环境和需求。