數字圖像處理胡學龍等第05章圖像編碼與壓縮-資料下載頁

　　

【正文】 有 JPEG、 JBIG等標準。 ? 視頻可看成是一幅幅不同但相關的靜態圖像的時間序列。 – 靜態圖像的壓縮技術和標準可以直接應用于視頻的單幀圖像。 ? 介紹： – 適用于靜態圖像的 JPEG標準和 JBIG標準 – 新的 JPEG2021壓縮國際標準 上 一 頁 下 一 頁 home 彩色與灰度圖像壓縮標準 JPEG 1． JPEG算法與系統 ? JPEG基本系統 ? JPEG擴展系統 ? 信息保持壓縮系統 上 一 頁 下 一 頁 home 2． JPEG基本系統 每個單獨的彩色圖像分量的編碼算法： ? ① 將量化精度為 8位的待壓縮圖像分成若干個 8?8樣值子塊，做基于 8?8子塊的 DCT。 ? ② 根據最佳視覺特性構造量化表，設計自適應量化器并對 DCT的頻率系數進行量化。 ? ③ 為了增加連續的 0系數的個數，對量化后的系數進行 Z字形重排。 ? ④ 用 Huffman碼作變字長熵編碼器對量化系數進行編碼，進一步壓縮數據量。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG編 /解碼器算法框圖 上 一 頁 下 一 頁 home 上述算法的幾點說明 ? （ 1）彩色空間轉換問題 ? （ 2）量化 —最佳的 亮度量化表 和 色度量化表 。 ? （ 3） Z字形重排 ? （ 4） DCT系數的編碼 ? （ 5） JPEG位數據流 上 一 頁 下 一 頁 home 亮度量化表 16 11 10 16 24 40 51 61 12 12 14 19 26 58 60 55 14 13 16 24 40 57 69 56 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99 上 一 頁 下 一 頁 home 色度量化表 17 18 24 47 99 99 99 99 18 21 26 66 99 99 99 99 24 26 56 99 99 99 99 99 47 66 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 上 一 頁 下 一 頁 home DCT系數的 Z字形排列 上 一 頁 下 一 頁 home 3． JPEG的視頻應用與硬件實現 ? 盡管 JPEG標準是基于彩色靜止圖像壓縮而提出的，但對于壓縮視頻的幀內圖像也十分有效。 – 每秒可處理 2700萬個像素的單片 JPEG編 /解碼器芯片，已能實時處理常規電視圖像。 ? MJPEG（ MotionJPEG）技術即運動靜止圖像壓縮技術。 ? 這種技術廣泛應用于可精確到幀編輯和多層圖像處理的非線性編輯領域。 ? MJPEG的壓縮和解壓縮是對稱的，可由相同的硬件和軟件實現。 上 一 頁 下 一 頁 home 二值圖像壓縮標準 JBIG ? 1980年 CCITT (G3)的一維編碼標準 MH,作為二維編碼標準的改進相對元地址指定編碼 (MR)。 ? 1994年 CCITT (G4)標準編碼方案：二次改進 Huffman編碼 ( MMR)。 ? 二值圖像通過 MH， MR和 MMR等典型的編碼方法已在傳真機等圖像通信中得到廣泛應用。將一幅二維圖像按位平面進行分解可以得到若干個二值圖像。 ? 一幅灰度為 256級的圖像可以被分解為 8幅二值圖像。支持分層圖像傳送的編碼方法的基本思路是：首先傳送過去一幅分辨率較低的概要圖像，然后隨傳送數據的不斷到來所得到圖像質量逐步提高。 上 一 頁 下 一 頁 home 支持分層圖像傳送的編碼方法的基本思路 上 一 頁 下 一 頁 home 必須滿足的條件和對之進行評價的項目 ? （ 1）無損編碼。 ? （ 2）即使接受端不具有幀存儲器，系統也能在順序傳送模式下正常工作。 ? （ 3）編碼和解碼操作是實時的。 ? （ 4）壓縮和恢復兩個功能在時間和復雜性方面是對稱的。 ? （ 5）具有比 MMR更高的壓縮能力。 ? （ 6）利用同一個數據庫可以同時支持順序和逐層兩種壓縮傳送模式。 ? （ 7）不允許使用全幀預掃描（單路執行算法）。 ? （ 8）在 64 Kbps傳輸速率下能夠做到解碼。 ? （ 9）魯棒性。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG2021靜態圖像壓縮標準 ? 1． JPEG2021標準制定的目的 ? JPEG2021標準的目標是 – 進一步改進目前壓縮算法的性能，以適應低帶寬、高噪聲的環境，以及醫療圖像、電子圖書館、傳真、 Inter網上服務和保安等方面的應用。 ? JPEG2021還將彩色靜態畫面采用的 JPEG編碼方式與 2值圖像采用的 JBIG編碼方式統一起來，成為對應各種圖像的通用編碼方式。 ? 由于 JPEG 2021它的特性及功能顯著，且支持舊版本的標準，因此在需要有較好的圖像質量、較低的比特率或者是一些特殊特性的要求（漸進傳輸和感興趣區域編碼等）時，JPEG2021將是最好的選擇。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG 2021的應用領域 ? 可大致分成兩個方面： –一方面面向傳統的 JPEG市場 ? 如打印、掃描、數字攝像、遙感等 –另一方面面向一些新興的應用領域 ? 如網路傳輸、彩色傳真、無線通訊，醫療影像、電子商務等。 上 一 頁 下 一 頁 home 2． JPEG2021標準提供的主要特征 ? JPEG2021標準提供了一套新特征 – 這些特征對于一些新產品（如數碼相機）和應用（如互聯網）是非常重要的。 ? 它把 JPEG的順序模式、漸進模式、無損模式和分層模式四種模式集成在一個標準之中。 ? JPEG 2021放棄了以 DCT為主的區塊編碼方式 – 采用以小波轉換為主的多解析編碼方式。 ? JPEG2021標準中無損壓縮和有損壓縮所采用的小波分別是 – 基于提升方案的（ 5,3）整數小波和 Daubechies（ 9,7）整數小波。 ? 編碼端以最大的壓縮質量和最大的圖像分辨率壓縮圖像 – 在解碼端可以從碼流中以任意的圖像質量和分辨率解壓圖像，最大可達到編碼時的圖像質量和分辨率。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG2021的最主要的特征 ? （ 1）高壓縮率。 ? （ 2）無損壓縮和有損壓縮。 ? （ 3）漸進傳輸。 ? （ 4）感興趣區域壓縮。 ? （ 5）碼流的隨機訪問和處理。 ? （ 6）容錯性。 ? （ 7）開放的框架結構。 ? （ 8）基于內容的描述。 上 一 頁 下 一 頁 home 3． JPEG2021的基本框架和實現 ? （ 1）對原始圖像數據進行離散小波變換（ DWT） ? （ 2）對變換后的小波系數進行量化 ? （ 3）對量化后的數據熵編碼 ? （ 4）最后形成輸出碼流。 ? 解碼器是編碼器的逆過程。 上 一 頁 下 一 頁 home 本 章 小 結 ? 理解和掌握 數字圖像編碼與壓縮的理論基礎是本章的重點。 ? 熟知 各種國際標準的特點、應用領域。 ? 了解 各種編 /解碼器的原理和軟件和硬件實現。 ? 注意 數字圖像編碼與壓縮技術的最新發展和應用前景。 上 一 頁 下 一 頁 home （ 1）數據壓縮的基本概念 –編碼冗余使圖像編碼壓縮成為可能。 ? 像素間的相關性形成的冗余 ? 視覺特性和顯示設備引起的冗余 上 一 頁 下 一 頁 home （ 2）數據壓縮方法 ? 無損壓縮有 – Huffman編碼 – Shannon編碼 – 游程編碼 – 算術編碼和輪廓編碼等。 ? 有損壓縮有 – 預測編碼 – 變換編碼。 ? 混合編碼是將預測編碼與變換編碼相結合 ? 現代壓縮編碼方法有 – 分形編碼 – 模型基編碼等。