Virtually Lossless Compression of Astrophysical Images

Virtually Lossless Compression of Astrophysical Images

Autori:

Cinzia Lastri, Bruno Aiazzi, Luciano Alparone, Stefano Baronti

Linguaggio:

Inglese

Abstract:

Questo studio presenta una strategia di compressione delle immagini che mira a preservare la qualità scientifica dei dati astrofisici, consentendo al contempo una riduzione significativa della larghezza di banda. A differenza delle tecniche puramente lossless, che raggiungono rapporti di compressione moderati, e delle tecniche lossy convenzionali, che controllano l’errore quadratico medio dei dati decodificati, i metodi quasi-lossless sono in grado di limitare localmente l’errore assoluto massimo in base alle esigenze dell’utente. Un avanzato schema DPCM (Differential Pulse Code Modulation) lossless/quasi-lossless, introdotto di recente dagli autori, è stato adattato alle caratteristiche specifiche dei dati delle immagini astrofisiche, caratterizzati da alta risoluzione radiometrica e generalmente basso rumore. Il rumore di fondo viene stimato preliminarmente per guidare la fase di quantizzazione, garantendo un’alta qualità, che è la principale preoccupazione nella maggior parte delle applicazioni astrofisiche. Risultati sperimentali estensivi di compressione lossless, quasi-lossless e lossy di immagini astrofisiche acquisite dal telescopio spaziale Hubble dimostrano i vantaggi del metodo proposto rispetto alle tecniche standard come JPEG-LS e JPEG2000. Infine, viene illustrata la logica della compressione virtualmente lossless, ovvero la compressione lossless/quasi-lossless adattata al rumore, che risulta in linea con i concetti ben consolidati per la comunità degli astronomi.