Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: truyền dẫn không dây

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG -  - THUYẾT MINH DỰ THẢO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM HỆ THỐNG MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG2000: MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG2000 KHI TRUYỀN DẪN TRONG MƠI TRƯỜNG VƠ TUYẾN (JPWL) HÀ NỘI, THÁNG 12-2014 MỤC LỤC 2 Tên gọi ký hiệu tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩntheo dự án: “Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2000: Mã hóa hình ảnh JPEG2000 truyền dẫn mơi trường vô tuyến (JPWL)” Ký hiệu tiêu chuẩn: TCVN xxxx:2014 Tuy nhiên, trình xây dựng dự thảo tiêu chuẩn nhóm thực thấy tiêu chuẩn thuộc tiêu chuẩn công nghệ thông tin hệ thống mã hóaảnh JPEG 2000 Hơn nữa, tên tiêu chuẩn gốc ISO/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 thông tin” vào tên dự thảo tiêu chuẩn Và đề xuất sửa lại cụm từ phía sau cho ngắn gọn, tránh trùng lặp sử dụng cụm từ “mã hóa hình ảnh JPEG 2000” tên tiêu chuẩn Tên tiêu chuẩn đề xuất sửa đổi: Công nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: truyền dẫn không dây Cũng để phù hợp với tiêu chuẩn gốc ISO/IEC 15444 Cụ thể, tiêu chuẩn: ISO/IEC 15444-11: Information technology – JPEG 2000 image coding system: Wireless Đặt vấn đề 2.1 Sự cần thiết phải mã hóa ảnh tình hình xây tiêu chuẩn hóa âm thanh, hình ảnh 2.1.1 Sự cần thiết phải xử lý ảnh 3 Ảnh số tạo số hữu hạn điểm ảnh, điểm ảnh nằm vị trí định có giá trị định Một điểm ảnh ảnh gọi pixel Hiện thiết bị thu ảnh (máy ảnh chuyên dụng, máy quay, hay điện thoại, máy quyét scan, ảnh vệ tinh…) phổ biến, cho ảnh chụp chất lượng ngày cao Ảnh có chất lượng cao u cầu dung lượng lưu trữ lớn.Nếu không sử dụng phương pháp nén ảnh tốn nhiều dung lượng lưu trữ,khi truyền dẫn chiếm dụng băng thông đường truyền nhiều Mặt khác truyền dẫn ảnh gặp phải số vấn đề sau: − Ảnh bị lỗi trình thu ảnh, truyền dẫn hiển thị (hồi phục, nâng cao chất lượng ảnh, nội suy) − Ảnh mang nội dung nhạy cảm (ví dụ chống việc chép ảnh khơng hợp pháp, giả mạo lừa đảo) − Tạo ảnh có hiệu ứng nghệ thuật Chính lý mà cần phải thực xử lý ảnh, hay cụ thể phải mã hóa nén ảnh để đạt mục tiêu: − − − − − Tối ưu hóa dung lượng lưu trữ Tối ưu hóa đường truyền Bảo mật thơng tin ảnh Chống lỗi truyền dẫn xảy ảnh Tinh chỉnh, tạo hiệu ứng ảnh Hình Các giai đoạn hệ thống xử lý ảnh − Thiết bị thu nhận ảnh:  Qua camera (tương tự, số)  Từ vệ tinh qua cảm ứng (Sensors)  Qua máy quét ảnh (Scaners) − Số hóa ảnh: Biến đổi ảnh tương tự thành ảnh rời rạc để xử lý máy tính: Thơng qua q trình lấy mẫu (rời rạc mặt khơng gian) lượng tử hóa(rời rạc mặt biên độ) − Xử lý số: tiến trình gồm nhiều công đoạn nhỏ: Tăng cường ảnh (Enhancement), khôi phục ảnh (Restoration), phát biên (Egde Detection), phân vùng ảnh (Segmentation), trích chọn đặc tính (Feature Extraction) − Hệ định: Tùy mục đích ứng dụng mà chuyển sang giai đoạn khác hiển thị, nhận dạng, phân lớp, truyền thông… 2.1.2 Các chuẩn nén ảnh Hiện có hai phương pháp nén ảnh bản: Nén ảnh có tổn thất nén ảnh khơng tổn thất 2.1.2.1 Các chuẩn nén ảnh không tổn thất Nén ảnh không tổn thất ảnh sau giải nén ảnh gốc ban đầu giống hệt Nén ảnh có tổn thất ảnh sau nén chất lượng giảm sút so với ảnh ban đầu mát thông tin ảnh Các tiêu chuẩn nén ảnh không tổn thất phổ biến: − WinZip phần mềm nén tập tin liệu độc quyền cho Microsoft Windows Mac OS X, phát triển WinZip Computing.Dựa thuật toán Lempel-Ziv phát minh cách 30 năm 5 − GIF (Graphic Interchange Format) Tập tin GIF dùng nén liệu bảo tồn kích thước tập tin giảm mà khơng làm giảm chất lượng hình ảnh, cho hình ảnh có 256 màu Số lượng tối đa 256 màu làm cho định dạng khơng phù hợp cho hình chụp (thường có nhiều màu sắc), nhiên kiểu nén liệu bảo tồn cho hình chụp nhiều màu có kích thước lớn truyền liệu mạng Phương pháp nén ảnh dựa thuật toán LZ nâng cao, tạo Welch năm 1983.Định dạng GIF đăng ký sở hữu trí tuệ Unisys, muốn viết chương trình để tạo hiển thị tập tin GIF phải trả tiền quyền PNG chuẩn nén ảnh sử dụng phương pháp nén không liệu PNG tạo với mục đích cải tiến thay chuẩn GIF, đưa định dạng ảnh không yêu cầu quyền sử dụng Chuẩn PNG hỗ trợ thư viện LIBPNG, cung cấp hàm C để xử lý ảnh PNG PNG chuẩn quốc tế (ISO/IEC 15948:2003) công bố khuyến nghị W3C vào ngày 10 tháng 11 năm 2003 Các đặc điểm PNG: + 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 lệ phần trăm độ suốt sử dụng) + PNG sử dụng rộng rãi mạng internet hỗ trợ tính suốt, sử dụng thuật tốn nén không liệu − Chuẩn nén ảnh TIFF.Tiêu chuẩn Tagged Image File Format (định dạng tif tiff) – Định dạng tệp tin hình ảnh đánh dấu, tiêu chuẩn Adobe System phát hành 6 Đặc tả kỹ thuật TIFF Công ty Aldus công bố vào mùa thu năm 1986 sau loạt họp với nhà sản xuất máy quét nhà phát triển phần mềm khác Đặc tả khơng có sửa đổi kí hiệu sửa lần có hai dự thảo trước Bản sửa lần lần phát hành vào tháng 04/1987 có số cải tiến nhỏ so với sửa lần Bản sửa lần phát hành tháng 10/1988 bổ sung hỗ trợ cho bảng màu hình ảnh phương pháp nén LZW (Lempel–Ziv–Welch, thuật tốn nén khơng tổn thất liệu) Sau Công ty Adobe mua lại Công ty Aldus vào tháng 01/1994, Adobe giữ quyền đặc tả tiêu chuẩn TIFF Bản sửa đổi lần TIFF Công ty Adobe công bố tháng 06/1992 phiên sử dụng phổ biến Một số phần mở rộng TIFF công bố gồm TIFF/EP (ISO 12234-2:2001), TIFF/IT (ISO 12639:2004), TIFF-F (RFC 2306), TIFF-FX (RFC 3949) xây dựng dựa đặc tả kỹ thuật TIFF sửa đổi lần Các đặc điểm TIFF: + TIFF mơ tả liệu hình ảnh từ máy quét, thiết bị chụp khung hình, chương trình chỉnh sửa hình ảnh, đồ họa TIFF khơng phải ngôn ngữ máy in hay ngôn ngữ mơ tả nội dung trang hiển thị Mục đích TIFF để mô tả lưu trữ liệu hình ảnh cấu trúc raster (Raster kiểu cấu trúc liệu mô tả không gian dạng lưới ô vuông (các pixel hay điểm ảnh) xem thơng qua hình, dạng giấy hay thiết bị hiển thị nói chung) Mục đích TIFF cung cấp môi trường đa dạng cho phép ứng dụng trao đổi liệu hình ảnh u cầu mơi trường đa dạng để tận dụng ưu điểm nhiều loại máy quét thiết bị hình ảnh khác Mặc dù TIFF định dạng phức tạp sử dụng cho máy quét ứng dụng đơn giản u cầu khơng phức tạp 7 + TIFF bao gồm số thuật toán nén cho phép nhà phát triển lựa chọn nhớ sử dụng tốt cho ứng dụng TIFF có khả mơ tả liệu hình ảnh nhị phân, liệu hình ảnh đa mức xám - grayscale (Grayscale mơ hình màu đơn giản với 256 cấp độ xám biến thiên từ màu đen đến màu trắng Grayscale chế độ trung gian để chuyển qua chế độ bitmap (chế độ màu đen trắng) hay duo-tone (chế độ grayscale thêm từ đến màu)), liệu hình ảnh bảng màu liệu hình ảnh màu đầy đủ nhiều không gian màu + TIFF không hạn chế máy quét kỹ thuật, máy in hay phần cứng hiển thị Nó khơng phụ thuộc vào hệ thống điều hành, hệ thống tập tin, trình biên dịch, vi xử lý cụ thể TIFF thiết kế để mở rộng, phát triển đáp ứng tốt nhu cầu phát sinh TIFF cho phép chứa khơng giới hạn thơng tin bí mật cho mục đích đặc biệt Hạn chế TIFF: + Khơng có quy định TIFF để lưu trữ đồ họa véc tơ, thích văn (mặc dù đặc tính dễ dàng xây dựng cách sử dụng phần mở rộng TIFF) TIFF dựa số hiệu tập tin, đó, khơng dễ dàng giải nén liệu theo cách định dạng JPEG JFIF thực (JPEG viết tắt Joint Photographic Expert Group, JFIF viết tắt JPEG File Interchange Format viết JPEG JFIF JFIF định dạng tập tin thu gọn JPEG cho phép trao đổi hình ảnh JPEG nén tảng ứng dụng) + TIFF sử dụng số nguyên tập tin byte để lưu trữ liệu hình ảnh tập tin TIFF lớn gigabyte liệu raster (một số tập tin bắt đầu tiếp cận ranh giới này) Tuy nhiên, gigabyte liệu nén, đó, tỷ lệ nén đủ cao, mặt lý thuyết hình ảnh TIFF lớn nhiều (Byte đơn vị thông tin số lĩnh vực điện tốn có độ lớn bít Bít đơn vị biểu diễn thơng tin nhỏ lĩnh vực điện tốn, có giá trị 1) 8 Điểm mạnh TIFF: + TIFF thiết kế chủ yếu cho trao đổi liệu raster Đó điểm mạnh TIFF định dạng linh hoạt độc lập với tảng hỗ trợ nhiều ứng dụng xử lý hình ảnh Vì TIFF thiết kế nhà phát triển máy in, máy quét hình nên gồm yếu tố thơng tin để xác định màu chuẩn, bảng gam màu Những thơng tin hữu ích cho ứng dụng cảm biến từ xa đa phổ + Một tính TIFF hữu ích khả giải nén hình ảnh thành mảng màu thay hàng màu Điều cho phép truy cập hiệu hình ảnh lớn nén (bởi khơng cần phải giải nén tồn hàng màu) + Về mặt lý thuyết, TIFF hỗ trợ hình ảnh với nhiều dải băng tần (lên đến 64K băng tần) với bít # điểm ảnh, hình khối liệu nhiều hình ảnh tập tin, bao gồm hình ảnh giảm tín hiệu thu nhỏ Khơng gian màu hỗ trợ bao gồm:  Grayscale (Đa mức xám)  PseudoColor (Màu nhân tạo) (kích thước bất kỳ)  RGB (viết tắt Red – Đỏ, Green – Xanh lục, Blue – Xanh lam)  YCbCr (Y thành phần Luminance – Độ chói; Cb thành phần Chroma: Blue – Xanh lam; Cr thành phần Chroma: Red – Đỏ)  CMYK (C viết tắt Cyan – Xanh lơ, Magenta – Tím hồng/Tím cánh sen, Yellow - Vàng Keyline/Black - Đen)  CIELAB (là khoảng không gian màu tuyến tính cịn gọi khơng gian màu L*a*b*, L* đại diện cho độ sáng, a* b* trục màu, a* b* hướng màu xây dựng sở không gian màu CIE XYZ) + TIFF hỗ trợ số lượng lớn thuật tốn nén Các thuật tốn nén thơng minh sử dụng là:  PackBits: thuật tốn nén hình ảnh đơn giản, nhanh cho việc mã hóa liệu loạt dài run-length (Mã hóa run-length phương pháp mã hóa chuỗi có nhiều bít lặp lại nhiều lần thành chuỗi có số bít ngắn hơn) 9  Lempel-Ziv-Welch (LZW): phổ biến cho màu xám màu sắc hình ảnh (mặc dù khơng hiệu cho hình ảnh CMYK)  CCITT Fax & (Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique hay International Telegraph and Telephone Consultative Committee, tiền thân Liên minh Viễn thông quốc tế - ITU nay): sử dụng chủ yếu cho hình ảnh dịng nghệ thuật (đặc biệt liệu trình chiếu từ ứng dụng xử lý hình ảnh raster)  Chính thức TIFF hỗ trợ nén JPEG tổn thất (Nén xác/Nén khơng thơng tin/Nén không tổn thất phương pháp nén liệu mà sau giải nén thu xác liệu gốc Nén có mát thơng tin/Nén tổn thất phương pháp nén liệu mà sau giải nén không thu liệu gốc) Tuy nhiên, đặc tả kỹ thuật không làm việc cách xác JPEG khơng sử dụng tập tin TIFF, không cho chế sử dụng + Định dạng điểm ảnh hỗ trợ TIFF bao gồm:  Các số ngun từ đến 64 bít, có dấu khơng dấu  Các số 32 64 bít dấu chấm động Ứng dụng: Định dạng TIFF sử dụng nhiều ngành công nghiệp in ấn xuất lựa chọn tốt để lưu trữ ảnh tạm thời dùng cho việc chỉnh sửa sau định dạng không bị liệu ảnh Trong Thông tư 01/2011/TTBTTTT ngày 04/01/2011 Bộ trưởng Bộ Thông tin Truyền thông Công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật ứng dụng công nghệ thông tin quan nhà nước quy địnhBắt buộc áp dụng tiêu chuẩn TIFF xếp vào nhóm Tiêu chuẩn truy cập thông tin 2.1.2.2 Phương pháp nén ảnh có tổn thất Kỹ thuật nén ảnh có tổn thất kỹ thuật nén mà ảnh sau giải nén không giống với ảnh ban đầu 10 10 Khả nâng cấp phần mềm để thực ứng dụng đa phương tiện tiên tiến như: hiển thị ảnh JPEG, BMP từ ổ USB, xem truyền hình IPTV thơng qua cổng Ethernet, ứng dụng tương tác hai chiều như: Thơng tin theo u cầu, Mua sắm truyền hình (TV Shopping), TV banking − Bộ thu VTC-HD 01 Bộ thu tích hợp giải mã tín hiệu truyền hình số vệ tinh độ nét cao (IRD) model VTC-HD 01 hồn tồn tương thích với tiêu chuẩn DVB-S / DVB-S2 HD MPEG-2/4 (H264), sử dụng để thu giải mã tín hiệu truyền thơng đa phương tiện tín hiệu truyền hình HDTV SDTV, radio truyền số liệu (hình ảnh, văn lịch chương trình EPG, liệu …) hỗ trợ hệ thống khoá Irdeto Khả nâng cấp phần mềm để thực ứng dụng đa phương tiện tiên tiến như: hiển thị ảnh JPEG, BMP từ ổ USB,xem truyền hình IPTV thơng qua cổng Ethernet, ứng dụng tương tác hai chiều như: Thơng tin theo u cầu, Mua sắm truyền hình (TV Shopping), TV banking − Thiết bị ghi hình Tiger DSR-5016PA Thiết bị sử dụng Chuẩn nén hình cao cấp JPEG2000 + Đầu ghi hình Sanyo DSR-5716P + Đầu ghi kỹ thuật số 16 kênh, Chuẩn nén cao cấp JPEG-2000 + Sanyo DSR-5709P: Đầu ghi kỹ thuật số kênh, Chuẩn nén cao cấp JPEG2000 + DSR 5000 Series, JPEG-2000 Compression − Máy ảnh điện thoại E63 Nokia, sử dụng định dạng ảnh đồ họa JPEG, JPEG 2000 − Máy quét ảnh tài liệu: Máy quét ảnh tài liệu HP 200 - L2734A Sử dụng định dạng ảnh quyét JPEG, JPEG 2000 + L2734A Máy quét HP Scanjet 200 Flatbed Photo Scanner + JPEG, JPEG 2000 + Các loại máy scan nay, dòng HP sử dụng chuẩn mã hóa JPEG, JPEG2000 − Các trình duyệt hỗ trợ định dạng ảnh JPEG, JPEG2000; Một số phần mềm trình duyệt phát triển Việt Nam hỗ trợ xem định dạng ảnh JPEG2000 − Camera DP 25 Camera chuyên dùng kỹ thuật số sản xuất để kết nối với kính hiển vi Có chế độ chụp ảnh huỳnh quang, đen, sáng, DIC phản pha Anh định dạng: Tiff, bmp, jpeg 2000, photoshop 30 − Các dòng sản phẩm camera Canon, Agivilon lựa chọn sử dụng phương pháp nén ảnh JPEG, JPEG2000: ví dụ: + Camera bán cầu siêu nhỏ 2.0 Megapixel Agivilon; + Camera bán cầu nhà 3.0 Megapixel WDR Day/Night 3-9mm: Nén hình H.264 Motion JPEG + Camera thân lớn 2.0 Megapixel Day/Night 3-9mm: Nén hình H.264 Motion JPEG + Camera 5.0 Megapixel Day/Night H.264 HD 3-9mm − Các chương trình ứng dụng hỗ trợ JPEG 20000 [4] Bảng Các chương trình ứng dụng hỗ trợ JPEG 2000 Cơ Chương trình Đ ọ c Adobe Photoshop Có V i ế t Có Khơ Nâng cao Đ ọ c Có i ế t Có Khơ Apple iPhoto Có Apple Preview Có Có Có Có Có Có Có Có Autodesk AutoC AD BAE Systems CoMPA Có SS Chasys Draw Có ng Khơ ng Có Có V Có Có ng Khơ ng Có 31 Cơ Chương trình Đ ọ c V i Nâng cao Đ ọ ế c t V i ế t IES CineAsset Corel PhotoPaint Có Có Có Có Có Có Có Có Daminion Có DBGallery Có FastStone Image Viewer ImageMagick Khơ ng Khơ ng Có Có Có Có Một IrfanView Có phầ n Có Có Có Khơ ng Khơ ng Có Khơ Khơ ng ng Khơ KH ng ơng qua qua qua qua Matlab tool tool tool tool box box box box 32 Cơ Chương trình Đ ọ c V i ế t Nâng cao Đ ọ c V i ế t Paint Shop Pro Có Có Có Có SilverFast Có Có Có Có XnView Có Có Có Có Ziproxy Có Có Khơ KH ng ơng 2.2.2 Hồn thiện tiêu chuẩn mã hóa âm hình ảnh Hiện thiết bị đầu cuối hỗ trợ khả quay phim chụp ảnh với độ phân giải cao Ảnh có chất lượng cao tốn dung lượng nhớ Vậy kỹ thuật hỗ trợ để cơng việc lưu trữ hình ảnh để tốn nhớ truyền tải hình ảnh khơng tốn q nhiều băng thông Các kỹ thuật nén giải nén, mã hóa âm thanh, hình ảnh giải tốn Hiện nay, có nhiều kỹ thuật mã hóa hình ảnh tổ chức tiêu chuẩn công bố Đặc biệt Việt Nam, văn bản, thông tư (Thông tư số 01/2011/TT-BTTTT, ngày 04/01/2011 công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật ứng dụng CNTT quan nhà nước thay cho Quyết định số 20/2008/QĐ-BTTTT) hướng dẫn áp dụng tiêu chuẩn mã hóa âm thanh, hình ảnh, cụ thể sau: − Phim ảnh, âm (MPEG, MP3, AAC); − Luồng phim ảnh, âm (Các định dạng Microsoft Windows Media Player (.asf), (.wma), (.wmv); Các định dạng Real Audio/Real Video (.ra), (.ram), (.rm), (.rmm); 33 − Các định dạng Apple Quicktime (.avi), (.mov), (.qt)); hoạt họa (GIF v89a, Định dạng Macromedia Flash (.swf), Định dạng Macromedia Shockwave (.swf), Các định dạng Apple Quicktime (.avi), (.mov), (.qt)); − Ảnh gắn với tọa độ địa lý (GEO TIFF); − Ảnh đồ họa (JPEG, GIF v89a; TIFF, PNG) − Hoạt họa: GIF v89a, (.swf), (.avi), (.mov), (.qt) Theo khảo sát Việt Nam chưa ban hành tiêu chuẩn mã hóa cho hệ thống âm hình ảnh, mà khuyến nghị bắt buộc áp dụng văn tiêu chuẩn quốc tế.Hiện đơn vị thực dự án xây dựng tiêu chuẩn công nghệ thơng tin nhánh an tồn bảo mật, mã hóa âm thanh, hình ảnh Về mã hóa hình ảnh, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng xây dựng tiêu chuẩn mã hóa ảnh JPEG2000 2.2.3 Nhu cầu truyền dẫn qua môi trường vô tuyến nhược điểm truyền dẫn vô tuyến Như ta biết, thông tin vô tuyến việc truyền dẫn thông tin hai nhiều điểm mà không sử dụng đường truyền dẫn vật lý, truyền dẫn phát thanh, truyền hình, truyền dẫn viba, phần truy nhập mạng di động, Wifi, bluetooth… Theo Sách Trắng CNTT-TT 2014: Cả nước có 19,7 triệu thuê bao 3G tăng gần triệu thuê bao so với số 15,696 triệu thuê bao 3G ghi Sách Trắng năm 2013 Và chiếm 20% tổng thuê bao ĐTDĐ Việt Nam Hầu hết tịa nhà có kết nối Wifi, nhà nhà có thiết bị truyền hình, thiết bị di động có chức kết nối wifi, truyền liệu có dung lượng nhỏ qua Bluetooth Như vậy, nhu cầu truyền dẫn liệu qua mơi trường vơ tuyến lớn, dần trở thành nhu cầu thiết yếu người thời đại công nghệ Một liệu cần truyền dẫn hình ảnh Truyền dẫn qua mơi trường vơ tuyến có ưu điểm linh hoạt, di động, dễ triển khai, dễ áp dụng nhiều nơi mà việc truyền dẫn thực Nhưng dễ xảy lỗi truyền dẫn số lý sau: − − − − Chịu ảnh hướng lớn vào môi trường truyền dẫn: khí hậu, thời tiết Chịu ảnh hưởng lớn vào địa hình: mặt đất, đồi núi, nhà cửa, cối… Suy hao môi trường lớn Chịu ảnh hưởng nguồn nhiễu thiên nhiên: phóng điện khí quyển, phát xạ hành tinh khác (trong thông tin vệ tinh)… 34 − Chịu ảnh hưởng nhiễu công nghiệp từ động đánh lửa tia lửa điện − Chịu ảnh hưởng nhiễu từ thiết bị vô tuyến khác − Dễ bị nghe trộm sử dụng trái phép đường truyền thông tin Do bị ảnh hưởng môi trường truyền dẫn, nên liệu truyền dẫn qua môi trường vô tuyến dễ xảy lỗi Trong liệu có liệu hình ảnh Như vậy, áp dụng tiêu chuẩn mã hóa, nén ảnh JPEG, JPEG 2000 cần phải xây dựng tiêu chuẩn mở rộng phần mã hóa truyền dẫn mơi trường vơ tuyến để kháng lỗi mạnh so với liệu mã hóa thơng thường để truyền dẫn môi trường hữu tuyến 2.2.4 Khả áp dụng tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 rộng rãi giới Bản thân tổ chức tiêu chuẩn ITU ISO/IEC thực xây dựng nên tiêu chuẩn JPEG khuyến nghị sử dụng JPEG2000 để thay cho chuẩn mã hóa ảnh JPEG mà nhóm chuyên gia ảnh ban hành Ngay sau JPEG2000 công bố, nhiều nghiên cứu ứng dụng JPEG2000 thực quốc gia Sử dụng IPWL hệ thống MANET truyền dẫn MIMO Về tiêu chuẩn hóa, số quốc gia lớn ban hành tiêu chuẩn quốc gia họ tương đương với ISO/IEC 15444 như: Đan Mạch, Anh, Canada, Hàn Quốc, Mỹ, Hà Lan Nhóm chủ trì thực khảo sát tiêu chuẩn tương đương với tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 ban hành quốc gia, thống kê lại bảng sau: Bảng Các tiêu chuẩn tương đương với ISO/IEC 15444-11 quốc gia Quốc Tiêu chuẩn tương đương gia Đan DANSK DS/ISO/IEC 15444-11:2007 Mạch (Ban hành 3/12/2007) Anh Canada BS ISO/IEC 15444-11:2007 (Ban hành 2007) CAN/CSA-ISO/IEC 15444-11-08 (R2013) (Ban hành năm 2008) 35 Hàn KS X ISO/IEC 15444-11:2008 Quốc (Ban hành năm 2008) Mỹ ANSI INCITS/ISO/IEC 15444-11:2009 (Ban hành 2009) NEN-ISO/IEC 15444-11:2007/A1:2013 en Hà Lan (Ban hành 2007, cập nhật phiên sửa đổi bổ sung năm 2013) 2.2.5 Kết luận cần thiết xây dựng tiêu chuẩn Như trình bày trên, tiêu chuẩn JPEG2000 sử dụng phổ biến quốc gia phát triển giới, sản phẩm thiết bị, chương trình ứng dụng sử dụng tiêu cuẩn phát triển rộng rãi có mặt Việt Nam từ lâu Phần mở rộng mã hóa dịng mã để truyền dẫn hiệu môi trường vô tuyến cần thiết nhược điểm môi trường truyền dẫn dễ xảy lỗi Nó tạo thành mảnh ghép quan trọng tiêu chuẩn mã hóa ảnh tĩnh JPEG2000 nói riêng hệ thống mã hóa âm hình ảnh nói chung Do cần phải xây dựng tiêu chuẩn “Cơng nghệ thơng tin - Hệ thống mã hóa ảnh JPEG2000: truyền dẫn không dây” để: − Bảo đảm kết nối thông suốt, đồng khả chia sẻ, trao đổi thơng tin an tồn, thuận tiện quan nhà nước quan nhà nước với tổ chức,cá nhân − Làm thực khảo sát, thiết kế sơ chuẩn bị đầu tư thiết kế thi công thực đầu tư dự án ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước − Cùng với nhóm thực khác hồn thiện tiêu chuẩn mã hóa âm thanh, hình ảnh Sở xây dựng tiêu chuẩn Như phân tích tổng hợp trên, JPEG 2000 chuyên gia ảnh ba tổ chức tiêu chuẩn tham gia nghiên cứu xây dựng, ITU, IEC ISO Hiện ITU-T Ủy ban kỹ thuật chung ISO IEC (ISO/IEC)đã công bố JPEG2000 Vì tham gia thực nghiên cứu xây dựng nên tiêu chuẩn nên tiêu chuẩn 36 hai tổ chức cơng bố nhóm chủ trì thực sốt xét nhận thấy chúng hoàn toàn tương đương với Và tiêu chuẩn tiêu chuẩn áp dụng số quốc gia đầu lĩnh vực công nghệ Trong có tiêu chuẩn mã hóa ảnh để kháng lỗi truyền dẫn môi trường vô tuyến JPWL (ITU-T Rec T.810|ISO/IEC 15444-11) Mặt khác, tiêu chuẩn ISO/IEC 15444 với 14 phần đề cập đến vấn đề hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000 Các tiêu chuẩn thành phần tiêu chuẩn sử dụng làm tài liệu tham chiếu để xây dựng thành tiêu chuẩn quốc gia Nhóm thực lựa chọn tiêu chuẩn ISO/IECđể làm tài liệu tham khảo xây dựng nên tiêu chuẩn: “Công nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG 2000: truyền dẫn không dây” cho Việt Nam Đến thời điểm tại, IEC/ISO có hai phiên bản, phiên công bố vào năm 2007, phiên sửa đổi bổ sung công bố năm 2013 [1] ISO/IEC 15444-11:2007 - Information technology – JPEG 2000 image coding system: Wireless [2] ISO/IEC 15444-11:2013 - Information technology – JPEG 2000 image coding system: Wireless Sửa đổi bổ sung lần 1: IP-based wireless networks Trong đó, phiên sửa đổi bổ sung sử dụng lại nội dung tiêu chuẩn cũ bổ sung thêm phần phụ lục K Phần phụ lục K, L tiêu chuẩn cũ chuyển tương ứng chuyển thành Phụ lục L, M tiêu chuẩn nội dung có đề cập đến nội dung Phụ lục K, L tiêu chuẩn cũ có hiệu chỉnh lại cho hợp lý tiêu chuẩn Giới thiệu tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-11 Tiêu chuẩn định nghĩa tập công cụ phương pháp để đạt truyền dẫn hiệu hình ảnh JPEG 2000 phần (muốn nói đến ảnh mã hóa theo chuẩn ISO/IEC 15444-1) qua mơi trường truyền dẫn/lưu trữ dễ xảy lỗi Mục tiêu tiêu chuẩn 37 ứng dụng không dây, công cụ tương tự khác sử dụng dễ xảy lỗi Đặc trưng mạng không dây thường xuyên xảy lỗi truyền dẫn, có nhiều hạn chế truyền dẫn hình ảnh kỹ thuật số Từ JPEG 2000 cung cấp phương pháp nén hiệu quả, mở triển vọng cho ứng dụng đa phương tiện khơng dây Thêm vào đó, tính mở rộng cao, JPEG 2000 cho phép dải chất lượng dịch vụ rộng nhà mạng Tuy nhiên, để phù hợp với ứng dụng đa phương tiện khơng dây, JPEG 2000 cần phải có khả chống lỗi đường truyền hiệu ITU-T Rec T.800 | ISO/IEC 15444-1 định nghĩa công cụ kháng lỗi để cải thiện hiệu suất kênh nhiễu Tuy nhiên, cơng cụ phát xuất lỗi dịng bít, che dấu liệu sai tái đồng bộ giải mã Cụ thể hơn, chúng sửa lỗi truyền dẫn Hơn nữa, công cụ không sử dụng tiêu đề phần khối ảnh tiêu đề chính, phần quan trọng dịng mã Vì lý nên chúng không hiệu trường hợp truyền dẫn khơng dây Với mục đích mang lại hiểu truyền dẫn môi trường truyền dẫn lưu trữ dễ xảy lỗi, tiêu chuẩn định nghĩa chế bổ sung cho việc phát sửa lỗi Những chế mở rộng thêm thành phần hệ thống mã hóa nịng cốt miêu tả ITU-T Rec T.800 | ISO/IEC 15444-1 Tiêu chuẩn không gắn kết với mạng giao thức truyền tải cụ thể, cung cấp giải pháp chung để truyền dẫn hiệu ảnh JPEG 2000 kênh mạng dễ xảy lỗi JPWL hoạt động bình thường mức ứng dụng Tuy nhiên, phù hợp, công cụ JPWL sử dụng để truyền dẫn trực tiếp ảnh kênh lớp vật lý Sở dĩ tránh lỗi truyền dẫn môi trường không dây so với tiêu chuẩn cốt lõi (JPEG 2000 Phần 1) bổ sung thêm khối chức Mô tả độ nhạy lỗi, Khối bảo vệ lỗi Được minh họa hình đây: 38 Hình Bộ mã hóa giải mã JPWL Phương pháp xây dựng tiêu chuẩn Tiêu chuẩn biên soạn theo phương pháp chấp thuận có sửa đổi theo tiêu chuẩn quốc tế Nội dung tiêu chuẩn quốc tế chuyển thành nội dung tiêu chuẩn theo hình thức chấp thuận áp dụng, phù hợp với thơng tư 03/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 Bộ Thông tin Tuyến thông phù hợp Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1-2:2008 hướng dẫn xây dựng tiêu chuẩn Nội dung dự thảo tiêu chuẩn 5.1 Tên dự thảo tiêu chuẩn HỆ THỐNG MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG2000 – MÃ HĨA HÌNH ẢNH JPEG2000 KHI TRUYỀN DẪN TRONG MÔI TRƯỜNG VÔ TUYẾN 5.2 Bố cục dự thảo tiêu chuẩn Tiêu chuẩn xây dựng với bố cục sau: PHẠM VI ÁP DỤNG TÀI LIỆU VIỆN DẪN THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA TỪ VIẾT TẮT 39 MÔ TẢ CHUNG VỀ JPWL CÁC PHẦN QUY ĐỊNH CỦA JPWL CÁC PHẦNTHAM KHẢO CỦA JPWL PHỤ LỤC A CÚ PHÁP DÒNG MÃ PHỤ LỤC B BẢO VỆ LỖI CHO TIÊU ĐỀ PHỤ LỤC C KHẢ NĂNG BẢO VỆ LỖI PHỤ LỤC D BỘ MÔ TẢ NHẠY CẢM LỖI PHỤ LỤC E BỘ MÔ TẢ LỖI DƯ PHỤ LỤC F HƯỚNG DẪN MÃ HÓA CÁC DỊNG MÃ JPEG2000 TRONG MƠI TRƯỜNG DỄ XẢY RA LỖI PHỤ LỤC H MÃ HĨA ENTRƠPY KHÁNG LỖI PHỤ LỤC I BẢO VỆ LỖI KHÔNG ĐỒNG ĐỀU PHỤ LỤC J KHẢ NĂNG TƯƠNG THÍCH VỚI ISO/IEC 15444 PHỤ LỤC K BẢO VỆ LỖI DỰA TRÊN KỸ THUẬT ĐAN XEN ẢO PHỤ LỤC L TỔ CHỨC ĐĂNG KÝ PHỤ LỤC M CÔNG BỐ BẰNG SÁNG CHẾ Bảng đối chiếu tiêu chuẩn tham khảo Bảng 2: Bảng đối chiếu tiêu chuẩn tham khảo Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung [1] ISO/IEC 1544411:2007 & [2] ISO/IEC 1544411:2013 Phạm vi điều chỉnh Scope [1] Tài liệu viện dẫn Chấp thuận nguyên vẹn Normative Biên soạn lại 40 Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung [1] ISO/IEC 1544411:2007 & [2] ISO/IEC 1544411:2013 references[1] Thuật ngữ định nghĩa Terms and Chấp thuận nguyên vẹn Definitions[1] thuật ngữ, định nghĩa trừ thuật ngữ “tỷ lệ lỗi bít” tham khảo 1.3.2 QCVN 3:2010/BTTTT Ký hiệu từ viết tắt Symbols and Chấp thuận nguyên vẹn abbreviated terms[1] nội dung, biên soạn lại hình thức cho phù hợp với quy định trình bày TCVN Mô tả chung JPWL JPWL general Chấp thuận nguyên vẹn description[1] 5.1 Giới thiệu 5.1 Introduction 5.2 Mô tả hệ thống JPWL 5.2 JPWL Chấp thuận nguyên vẹn system Chấp thuận nguyên vẹn description Các phần quy định JPWL normative Chấp thuận nguyên vẹn parts[1] Các phần tham khảo JPWL JPWL JPWL informative Chấp thuận nguyên vẹn parts[1] Phụ lục A: Cú pháp dòng Annex A – Codestream Chấp thuận nguyên vẹn mã syntax[1] Phụ lục B: bảo vệ lỗi tiêu Annex B – Header error Chấp thuận nguyên vẹn đề protection[1] 41 Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung [1] ISO/IEC 1544411:2007 & [2] ISO/IEC 1544411:2013 Phụ lục C: Khả bảo Annex vệ lỗi C – Error Chấp thuận nguyên vẹn protection capability[1] Phụ lục D: Bộ mô tả độ Annex D – Error Chấp thuận nguyên vẹn nhạy lỗi sensitivity descriptor[1] Phụ lục E: Bộ mô tả lỗi dư Annex E –Residual errors Chấp thuận nguyên vẹn descriptor[1] Phụ lục F: Các hướng dẫn Annex F – Guidelines for Chấp thuận nguyên vẹn để mã hóa dịng mã encoding JPEG 2000 JPEG 2000 ngữ cảnh codestreams in the context môi trường dễ xảy lỗi of error-prone environments[1] Phụ lục G- Khuyến nghị Annex G – Recommended Chấp thuận nguyên vẹn hoạt động xử lý lỗi decoder giả mã error handling behaviour[1] Phụ lục H – Mã hóa Annex H –Error-resilient Chấp thuận nguyên vẹn entrôpy đánh bật lỗi Phụ lục I: entropy coding[1] Bảo vệ lỗi Annex I –Unequal error Chấp thuận nguyên vẹn không đồng protection[1] Phụ lục J: Khả tương Annex J –Interoperability Chấp thuận nguyên vẹn thích với ISO/IEC 15444 with ISO/IEC 15444[1] Phụ lục K: Bảo vệ lỗi dựa Annex K -Virtual data Chấp thuận nguyên vẹn kỹ thuật đan xen ảo interleaving based error protection[2] Phụ lục L: Tổ chức đăng Annex K– Registration Chấp thuận nguyên vẹn 42 Nội dung tiêu chuẩn Tài liệu viện dẫn Sửa đổi, bổ sung [1] ISO/IEC 1544411:2007 & [2] ISO/IEC 1544411:2013 ký authority[1] Phụ lục M: Công bố Annex sáng chế L - Patent Chấp thuận nguyên vẹn statement[1] Kết luận Trong q trình xây dựng tiêu chuẩn này, nhóm chủ trì tổ chức lần hội thảo, xin ý kiến chun gia để hồn thiện tiêu chuẩn Qua đó, tiêu chuẩn nhiều lần hiệu chỉnh cho phù hợp với khn dạng, cách trình bày nội dung hợp lý quan trọng cách chuyển đổi từ tiếng Anh sang tiếng Việt nhiều thuật ngữ, định nghĩa sâu chun mơn xử lý âm hình ảnh Nhóm chủ trì thực hiện hiệu chỉnh tiếp có thêm ý kiến góp ý từ chuyên gia hội đồng nghiệm thu cấp Đề xuất liên quan đến tiêu chuẩn: Bỏ Phụ lục M, cơng bố tiêu chuẩn quyền sáng chế công nhận Phần phụ lục phần tham khảo tiêu chuẩn không liên quan đến nội dung tiêu chuẩn Đề xuất khác có liên quan: Trong dự án xây dựng tiêu chuẩn nén ảnh tĩnh JPEG2000 để áp dụng cho Việt Nam lần thực số tiêu chuẩn, nhiên để áp dụng đồng đầy đủ tính tiêu chuẩn này, nhóm chủ trì đề xuất xây dựng thêm tiêu chuẩn khác tương ứng tiêu chuẩn JPEG2000 Đặc biệt tiêu chuẩn ISO/IEC 15444-1 tiêu chuẩn mã hóa cốt lõi tiêu chuẩn 43 THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình xử lý âm thanh, hình ảnh; Học viện cơng nghệ bưu viễn thơng, TS Ngun Thanh Bình [2] Bài giảng: Xử lý âm thanh, hình ảnh; Học viện cơng nghệ bưu viễn thông, Lê Nhật Thăng [3] http://aita.gov.vn/tin-tuc/1415/tieu-chuan-ky-thuat-ve-udcntt-trong-cqnntieu-chuan-tiff-dinh-dang-tep-tin-hinh-anh-danh-dau-15 [4] http://en.wikipedia.org/wiki/JPEG_2000 [5] http://www.verypdf.com/pdfinfoeditor/jpeg-jpeg-2000-comparison.htm [6] http://old.jpeg.org/public/wg1n1816.pdf 44 ... nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2 000 – Định dạng tập tin truyền thông theo tiêu chuẩn ISO I TU -T Re c T.8 Công nghệ thơng tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2 000 – Bộ mã hóa JPEG. .. nghệ thông tin – Hệ thống mã hóa hình ảnh JPEG2 000 – Kiểm tra phù hợp 03 IS I Công nghệ thơng tin / TU – Hệ thống mã hóa hình h O ầ IEC -T ảnh JPEG2 000 – Phần n 154 Re mềm chuẩn 44-5 c 23 JPEG. .. 2.2 Đặc điểm hệ thống mã hóa ảnh tĩnh JPEG 2000 Sau tranh tổng thể họ tiêu chuẩn mã hóa âm hình ảnh ISO/IEC thực tiêu chuẩn hóa Xét nén ảnh tĩnh JPEG, JPEG2000 đánh giá phương pháp mã hóa có nhiều