作为现代通信、介质存储、数据发行、多媒体计算机等技术的关键环节,图像压缩编码始终是信息处理技术研究中最为活跃的领域之一。多媒体及Internet的迅速发展使得人们对图像编码技术的要求越来越高,不仅要求编码技术有较好的压缩效果,而且要求它能够适应图像网上传输的要求,为此提出了图像可分级编码的思想。可分级的图像编码码流可以满足图像渐进传输、多质量服务以及图像数据库浏览等要求,同时还可以节省图像数据库中因需要存储不同数率图像所占的存储空间,因而如何灵活、方便有效的实现图像编码的可分级性成为近几年图像编码技术所追求的重要目标之一。目前,小波图像压缩已取得了很好的压缩效果。但小波变换不能有效地表示边缘、轮廓等高维奇异的问题,为了克服小波变换的不足,多尺度几何分析的图像编码算法开始受到人们的重视和关注,成为近年来多个领域的研究热点。这些多尺度变换具有很好的图像各向异性特征,成为处理二维图像及更高维数据的更优算法。本文首先对现有的基于脊波(Ridgelet)、曲波(Curvelet)、条带波(Bandelet)和轮廓波(Contourlet)等多尺度几何分析工具的图像编码算法进行了详细阐述,并从计算复杂度、逼近性能、编码效率和主观重构质量等多个方面,对比分析了这些方法的优势和不足,进而发现基于轮廓波变换的图像编码算法是上述四类算法中较为合理的一种折衷方案。其次,本文定义了轮廓波变换域下,空间方向树的构造方式:结合人眼视觉特性,利用人眼的对比度敏感函数对轮廓波系数进行加权处理。在此基础上,本文提出一种基于轮廓波变换的SPIHT编码方案。通过大量的仿真实验表明,所提出的算法在低码率下,能够获得优于传统SPIHT编码算法的编码效率。并且,在解码图像的纹理丰富区域,其视觉效果也明显优于SPIHT编码。最后,本文给出了一种基于方向波变换(Directionlet)的图像编码方法。方向波不仅具有小波变换的可分离滤波、二次采样和计算简易等特点,而且具有较之轮廓波变换更为灵活的各向异性捕获能力。本文给出了方向波变换域下的空间方向树结构,并且通过大量实验,验证了该树结构满足零树特性。在此基础上,给出了一种适用于中低码率的、基于方向波变换的SPIHT编码方法。实验表明,所给出方法的重构主客观质量均优于传统的SPIHT方法。特别在低码率条件下,解码图像捕捉到了更多的方向信息,保留了图像内容各个方向的轮廓信息。