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本文在对图像压缩理论和实际应用现状以及未来发展趋势的简要分析基础上,从插值重构角度提出了一项新颖的低码率图像压缩框架。本框架在编码端先对原始图像进行下采样,然后对下采样后的低分辨率图像进行编码压缩;在解码端对压缩码流进行解码后,然后对得到的低分辨率图像进行插值得到原始图像的一个估计。整个框架中最重要的部分是图像插值部分。本文重点讨论了拉普拉斯下采样,方向波(directionlet)插值重构,以及低码率图像压缩框架的构造等三方面的问题,并在低码率条件下对本文的压缩方法和JPEG2000标准压缩方法进行了客观质量和主观视觉方面的比较。创新性研究工作及相关重要成果如下:1.拉普拉斯下采样方式的低分辨率图像表示比较符合真实情况:在本文中,拉普拉斯下采样方式也是适合于directionlet插值方法的,因而拉普拉斯下采样和directionlet相结合的方法能够取得好的插值重构效果。这体现了拉普拉斯下采样对directionlet插值方法的支持性。2. directionlet插值能够对拉普拉斯下采样表示的低分辨率图像进行有效的插值重构:在directionlet插值方法中,我们应用POCS(凸集投影)算法和Direction Map(方向映射图)估计来进行超分辨率图像重建。本文在实现中参考了POCS算法原理,借鉴并应用了初始估计-迭代修正的超分辨率图像重建思想,并给出directionlet插值的具体实现步骤。最终实验结果表明,directionlet插值方法能够明显提高重建图像的质量。3.低码率图像压缩框架对ADL编码和TDLT编码具有编码独立性,且优于同码率下的JPEG2000方法:本文在编码端对拉普拉斯下采样方式后的低分辨率图像进行ADL(方向自适应提升小波变换,Adaptive Directional Lifting-Based Wavelet Transform)编码或TDLT(时域交叠变换,Time Domain Lapped Transform)编码,用以保持图像的纹理和细节信息。在解码端进行ADL解码或TDLT解码后,用directionlet插值进行原始图像的重构。实验结果表明低码率压缩条件下,本文方法不仅在客观PSNR值和主观视觉效果方面均优于JPEG2000方法,而且此压缩框架具有编码独立性。