ISOIEC 23000-222025AMD12025 信息技术 多媒体应用格式(MPEG-A) 第22部分多图像应用格式(MIAF) 修改件1基于实现的MIAF技术标准立项发展报告

信息技术多媒体应用格式（MPEG-A）第22部分：多图像应用格式（MIAF）修改件1：基于实现的MIAF技术标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-Multimediaapplicationformat(MPEG-A)-Part22:Multi-imageapplicationformat(MIAF)-Amendment1:ImplementationbasedtechnologiesforMIAF摘要随着数字成像技术和移动互联网的迅猛发展，多图像应用场景日益丰富，从智能手机连拍到无人机制图、从医学影像序列到工业检测图像集，多图像数据的高效存储与交换需求持续增长。为应对这一技术趋势，国际标准化组织动态图像专家组（MPEG）制定了ISO/IEC23000-22《信息技术多媒体应用格式（MPEG-A）第22部分：多图像应用格式（MIAF）》，为多图像应用提供了统一的封装与描述框架。在此基础上，ISO/IEC23000-22:2025/AMD1:2025修改件于2025年10月20日正式发布，针对实际实现中涌现的关键技术问题，进一步补充和完善了基于实现的MIAF技术规范。本报告全面分析了该标准修改件的立项背景、技术内容、编制过程与应用前景，阐述了其对多图像数据互操作性、存储效率和功能扩展性的提升作用，并就该标准在国际标准化体系中的定位及未来演进方向进行了展望，以期为相关行业技术人员、科研工作者和标准化管理人员提供系统性参考。关键词：多媒体应用格式；多图像应用格式；MPEG-A；MIAF；ISO/IEC23000-22；图像编码；互操作性；国际标准一、引言数字图像技术正在经历从"单张采集"到"批量生成"的深刻转变。智能手机的连拍模式、高速工业相机的序列采集、无人机航拍的影像覆盖以及医学影像设备的多序列扫描，均产生了大量结构化、成组出现的图像数据。这些多图像数据在实际应用中面临着存储效率低下、文件格式不统一、元数据描述缺失、跨平台交换困难等一系列挑战。为应对上述问题，国际标准化组织动态图像专家组（MPEG）早在制定MPEG-A系列标准时即确立了面向应用场景的"应用格式"设计理念。ISO/IEC23000系列标准以"工具箱+参考架构"的方式，将多种已标准化的编码工具、元数据方案和封装协议整合为面向特定应用领域的完整解决方案，从而降低系统集成复杂度，促进不同实现之间的互操作性。ISO/IEC23000-22（MIAF）正是该系列中面向多图像应用的核心标准。该标准定义了一种高效、灵活且可扩展的多图像封装格式，支持将多个编码图像及其关联元数据整合至单一文件之中。MIAF设计充分考虑了不同应用场景的性能需求，既支持等质量编码的独立图像序列，也支持依赖关系编码的金字塔式图像层次，同时兼顾了文件随机访问能力和流式传输能力。第一版MIAF标准为多图像应用奠定了坚实的基础，但随着技术实现和产业实践的深入，一些在真实部署中涌现的新需求和新问题逐渐显现——例如不同实现方式下文件结构的兼容性差异、时间元数据在多图像场景中的精准表达、以及多种辅助图像类型的统一描述等——这些均需要标准层面的进一步细化与明确。正是在这一背景下，ISO/IECJTC1/SC29（编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会）启动了MIAF标准修改件的制定工作，最终形成ISO/IEC23000-22:2025/AMD1:2025《修改件1：基于实现的MIAF技术》，旨在回应产业实践的呼声，完善标准的技术细节，提升多图像应用格式的整体适用性和可实施性。二、标准立项背景2.1技术发展驱动多图像数据应用的增长速度远超预期。据国际数据公司（IDC）发布的《全球数据圈》白皮书预测，到2025年全球每年产生的数据量将达到175ZB，其中图像和视频数据占比超过80%。在工业领域，高速视觉检测系统在流水线上每秒可捕获数十帧图像用于实时质量分析；在消费领域，智能手机每秒钟上传至云端的图像数量以百万计；在专业影像领域，延时摄影、焦点包围曝光、高动态范围（HDR）合成等拍摄技术天然产生成组的多图像数据——这些复杂的应用模式对文件格式的灵活性和效率提出了更高要求。与此同时，新一代图像编码标准（如JPEGXL、AVIF、VVC等）的陆续成熟丰富了图像编码的工具选择，多图像应用不再局限于单一编码格式。因此，如何在统一的封装框架下兼容多种编码格式、如何描述图像之间的内在关联、如何在最小开销下实现高效的随机访问，成为标准制定中的核心技术命题。2.2产业需求牵引在MIAF第一版标准发布后，多家企业和开源社区围绕其展开实现工作。实际的集成部署暴露出一系列标准文本中未充分细化的技术环节。例如，在实现基于HEIF（HighEfficiencyImageFileFormat，高效图像文件格式）的MIAF封装时，不同实现之间对于项目类型（ItemType）的扩展方式、属性（Property）的继承机制以及派生图像（DerivedImage）的关联描述存在理解差异，导致文件互操作测试中出现兼容性异常。此外，部分实现反映出在时间维度上对多图像序列的描述能力不足，当需要精准表达各帧图像之间的时间间隔或同步关系时，第一版标准提供的工具在表达能力上存在局限。同时，产业界对于将深度图像（DepthMap）、透明度图像（AlphaPlane）、缩略图（Thumbnail）、增益图（GainMap）等多类辅助图像纳入统一描述框架的需求日益迫切。现有实现中，这些辅助图像通常以私有方式存储，缺乏标准化的标识与关联机制，造成不同系统间交换时的信息丢失或语义歧义。这些来自真实实施（Implementation-based）的需求构成了本修改件立项的直接动因。2.3标准化规划衔接本修改件的制定工作是ISO/IECJTC1/SC29标准规划体系中的一个重要环节。SC29负责编码音频、图像、多媒体和超媒体信息的标准化工作，其下设多个工作组（WG），其中WG3（视频编码与系统编码）承担了包括MPEG-A系列在内的系统级标准的制定和维护工作。按照ISO/IECdirectives（ISO/IEC指令）中关于标准维护的要求，标准发布后需根据技术进步和产业反馈进行定期修订或发布修改件。本修改件项目于2023年正式启动，经过多轮专家讨论、草案审议和投票程序，于2025年进入最终国际标准草案（FDIS）阶段并获得通过。项目全周期历时约两年，体现了国际标准制定的严谨性和高效性。三、标准主要内容ISO/IEC23000-22:2025/AMD1:2025修改件在保持MIAF第一版标准整体架构不变的前提下，围绕"基于实现的MIAF技术"主题，从文件结构互操作性、时间元数据扩展、辅助图像类型框架、多编码格式支持以及错误恢复等方面进行了系统性的补充与修订。3.1文件结构互操作性增强修改件对MIAF文件的结构布局进行了进一步澄清和规范。针对第一版标准中在不同实现方式下出现的文件层次组织差异，修改件明确了各类数据盒（Box）在文件中的排列顺序约束和嵌套层级要求，特别对元数据盒（MetaBox）中子盒的分布策略给出了规范性指引。同时，修改件细化了MIAF文件中的项目（Item）与提取器（Extractor）之间的关系描述，明确了在存在多个提取器指向同一图像数据时的处理行为，减少了实现中的歧义。此外，修改件补充了文件级别的兼容性标识（CompatibilityBrand）的注册和管理机制，增加了若干新的兼容性标识用于标识具体的实现层级和功能子集。这种"品牌化"（Branding）机制有助于解码端快速识别文件的特性，从而选择合适的解码路径，增强了不同实现之间交互时的鲁棒性。3.2时间元数据扩展机制多图像应用中对时间信息的表达需求贯穿于多种场景。在连拍照片序列中需要记录每帧的拍摄时刻；在延时摄影中需要表达帧间的时间间隔；在图像序列回放时需要根据时间戳实现精确的同步控制。修改件对MIAF中的时间元数据描述能力进行了系统性扩展，引入了面向图像序列的时间信息描述框架。具体而言，该框架支持三种时间信息表达方式：基于固定帧率的时间描述、基于间隔可变的逐帧时间描述以及基于绝对时间戳的时间描述。不同描述方式适用于不同的应用场景，编码端可根据源数据的特性选择最精炼的表达方式。同时，修改件还定义了时间信息与编辑列表（EditList）之间的映射关系，支持图像序列在播放过程中的时间缩放、跳帧和循环等编辑操作。3.3辅助图像类型及关联机制辅助图像在多图像应用中扮演着重要的角色。深度图像辅助三维重建与虚化渲染，透明度图像支持图层合成，增益图用于高动态范围（HDR）显示适配，缩略图则提供快速预览能力。修改件建立了一套全面的辅助图像描述框架，将上述辅助图像类型纳入标准化的统一描述之中。该框架为每种辅助图像类型定义了标准化的项目类型标识（ItemTypeCode），并规定了其与主图像之间的关联描述方式。在MIAF的实体组（EntityGroup）框架中，修改件定义了新的分组类型用于表达主图像与辅助图像之间的"多对一"或"一对多"关系。这为解码器定位和提取辅助数据提供了明确的路径，避免了依赖私有扩展或启发式判定的不确定性。3.4多编码格式的统一封装支持修改件明确了MIAF对多种图像编码格式的支持策略和封装映射规则。虽然MIAF的核心设计基于ISO/IEC14496-12（ISO基础媒体文件格式，ISOBMFF）的封装架构，但不同编码格式在样本条目（SampleEntry）、解码参数集（DecoderConfiguration）和属性描述等方面存在差异。修改件对当前广泛使用的主流图像编码格式，如AVIF（AV1图像文件格式）、JPEGXL以及HEVC/H.265的帧内编码图像在MIAF框架下的封装方式进行了统一规定。在封装映射方面，修改件给出了从编码器输出码流到MIAF文件结构的标准映射流程，并明确了各类编码格式对应的属性集合。这意味着一个MIAF文件可以灵活地容纳多种编码格式的图像内容，而解码端只需根据属性信息即可判断相应的解码路径。这种多编码格式的统一支持进一步增强MIAF作为多图像应用"通用容器"的定位。3.5错误恢复与文件健壮性针对网络传输和多通道存储场景下的数据损坏风险，修改件引入了可选的错误恢复机制。该机制支持在文件中添加前向纠错（FEC）冗余数据，或通过交织存储（Interleaving）策略降低连续数据丢失对图像序列完整性的影响。这些功能均为可选特性，编码端可根据应用场景的风险等级和开销预算自行决定是否启用。四、标准修订单位介绍ISO/IEC23000-22:2025/AMD1:2025修改件的制定工作由国际标准化组织ISO与国际电工委员会IEC联合组建的JTC1（联合技术委员会）下属SC29分技术委员会承担。SC29的正式名称为"编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会"（Codingofaudio,picture,multimediaandhypermediainformation），是多媒体信息编码领域最具权威性的国际标准化组织。SC29的前身可追溯至MPEG（MovingPictureExpertsGroup，动态图像专家组）和JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，联合图像专家组）两大国际标准制定组织。MPEG成立于1988年，其制定的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等系列标准深刻影响了全球数字媒体产业的发展格局。2019年，ISO/IECJTC1对SC29的组织架构进行了重组，将原MPEG和JPEG的相关工作组整合为新的工作组体系，其中WG3负责视频编码与系统编码，MPEG-A系列标准的维护和修订工作即归属于WG3的职责范围。SC29的成员构成体现了广泛的国际参与性，包括来自美国、中国、日本、韩国、德国、法国、英国、挪威、瑞典等国家的国家标准化机构代表，以及来自行业联盟、研究机构和企业的技术专家。在MIAF修改件的制定过程中，多家全球领先的技术企业、消费电子制造商、图像处理软件开发商和专业相机制造商的技术专家积极参与了草案讨论和技术验证工作，通过交叉测试和实现经验分享，为标准技术内容的完善提供了重要的实践支撑。SC29的工作程序严格遵循ISO/IECdirectives的规定，所有技术决策均通过分阶段草案投票做出，确保了标准的技术公正性和广泛的共识基础。五、标准应用前景与分析5.1消费电子领域在消费电子领域，智能手机已成为多图像应用最广泛的载体。MIAF修改件对于连拍照片的高效存储、时间信息的精准记录以及多种辅助图像类型的标准化封装，为手机厂商在拍照功能方面的创新提供了标准化的文件层支撑。特别是多重曝光HDR拍摄中主图像与增益图的标准关联机制，使得HDR照片能够在不同显示能力的设备之间无缝适配呈现效果，对于提升用户体验具有直接价值。5.2专业影像与内容创作领域在专业影像领域，延时摄影、焦点堆叠（FocusStacking）、全景拼接等高级拍摄功能天然产生多图像数据。MIAF修改件中时间元数据的精确表达能力和多编码格式的统一封装支持，为专业影像设备制造商提供了统一的多图像文件解决方案。内容创作者可以借助标准化格式在不同后期制作软件之间无障碍地交换多图像数据，减少格式转换带来的质量损耗。5.3工业与医疗影像领域在工业机器视觉和医学影像领域，MIAF修改件为图像序列的结构化存储提供了新方案。工业检测中采集的高帧率图像序列可借助MIAF标准化的文件结构实现高效存储与快速检索，而深度图像和辅助图像的标准化关联机制对于三维测量和缺陷检测具有实用价值。在医学影像领域，虽然DICOM标准仍然占据主导地位，但MIAF作为补充性格式在多模态影像数据的统一管理方面具有探索意义。5.4标准化生态融合从标准化生态的角度来看，MIAF修改件的发布进一步加强了ISO/IEC23000系列标准体系的完整性和协同性。MIAF与ISO/IEC23008系列（高效编码与媒体传输）、ISO/IEC23090系列（基于神经网络的图像编码与点云编码）以及ISO/IEC14496-12（ISOBMFF）之间形成了紧密的技术关联。这种"基础格式+应用封装"的标准架构模式，未来还将继续延伸至面向沉浸式媒体、数字孪生和自动驾驶等新兴领域的标准化工作中。六、结论与展望ISO/IEC23000-22:2025/AMD1:2025修改件的正式发布，是多图像应用格式标准化工作的重要里程碑。该修改件以"基于实现的技术"为出发点，将产业实践中积累的工程经验和真实需求转化为标准层面的规范性条款，显著增强了MIAF在文件结构互操作性、时间信息表达能力、辅助图像管理机制、多编码格式支持以及错误恢复能力等方面的技术完整性和实用性。从标准化方法论的角度来看，本修改件的制定过程体现了"标准来源于实践、标准服务于实践"的核心理念。通过吸纳实际实现中的反馈和需求，标准得以持续演进和完善，从而保持其与产业技术发展节奏的同步性。展望未来，随着三维场景重建、空间计算和人工智能生成内容（AIGC）等新兴技术的迅速发展，多图像应用的外延将进一步扩展。MIAF有望与面向沉浸式媒体的MPEG-I标准以及面向神经网络的MPEG-N标准形成更深度的融合，在多模态、多视角和高动态范围的复杂图像应用中发挥更大的作用。同时，修改件中建立的时间元描述和辅助图像关联机制，也为未来面向动态场景的扩展提供了可供借鉴的架构基础。我们建议国内相关标准化技术委员会、行业联盟和企业机构密切关注MIAF标准体系的演进动态，在自主可控的前提下积极参与后续版本的研讨