Модификация метода усеченного блочного кодирования для использования его при сжатии изображений в задачах дистанционного зондирования Земли

Метод усеченного блочного кодирования (block truncation coding, BTC), первоначально разработанный для кодирования двухуровневых черно-белых изображений, может быть с успехом применен и для сжатия полутоновых изображений (как черно-белых полутоновых, так и цветных).
Классический метод BTC чрезвычайно прост: изображение разбивается на непересекающиеся прямоугольные блоки, для каждого блока вычисляются среднее значение яркостей пикселов и дисперсия, затем пикселы блока делятся на две группы – надпороговые, яркость которых превышает вычисленное среднее, и подпороговые. Для того, чтобы можно было установить, к какой группе принадлежит кодируемый пиксел, передается (кодируется) бинарная матрица, кроме того, передаются вычисленные среднее и дисперсия, используемые для восстановления блока при декодировании.
К несомненным достоинствам метода, делающим его особенно привлекательным для использования в задачах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), относятся высокая устойчивость к шумам в канале, постоянная битовая скорость на выходе кодера, отсутствие необходимости в выравнивающем выходном буфере, а также простота реализации (менее 10 элементарных операций на кодируемый пиксел изображения).
Однако, специфические искажения, привносимые классической реализацией BTC в сжимаемые изображения (искажения границ объектов, появление ложных контуров), препятствуют практическому использованию метода.
Проведенный анализ классического BTC показал, что выбор в качестве порогового значения средней яркости блока не обеспечивает минимизации среднеквадратической ошибки. Были предложены альтернативная методика выбора порога и отличная от классической процедура восстановления блока по бинарной матрице, синтезирован набор согласованных фильтров для использования при кодировании и восстановлении изображений, что позволило значительно уменьшить среднеквадратическую ошибку восстановления (MSE). Приведенные результаты тестирования модифицированного BTC на серии типичных изображений ДЗЗ продемонстрировали сокращение MSE в 2,5-5 раз и практически полное отсутствие на восстановленных изображениях характерных для классической BTC артефактов.