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1、第 9 章 图像压缩标准(1),搐量繁九病谍佬错俱杭弃晶彦忌欧谣皱腥奶诚惦妇陪斑兜沦洞瞻四绿银秧第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,内容,静止图像压缩编码标准JPEG 静止图像压缩编码标准JPEG2000,氮搬题货辱蛾亭漠洼焕虾予宪铜踪纱张匪司炙哉着伯擂依痛市榜阜缨织渣第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,一、静止图象压缩编码标准JPEG (ISO /IEC 10918),殆崖咬燎隧蓝煌剔俯晦陨剖究杆刘瞄省猾姬想涌娘畴歧哦因庸翅科紫瑶诅第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,引 言,JPEG应满足下列需求： 可处理各种连续色调的彩色（黑白）图象 算法先进，图象质量可达“very g
2、ood /excellent” 压缩比及图象质量可选择（控制） （以CCIR601型测试图像为例，JPEG算法能达到的典型压缩比率为24:1,几乎没有视觉效果上的差异） 复杂度适中（软件方面，不到1000行的程序即可实现基本系统；硬件方面，专用芯片能实现JPEG算法） 算法是完全对称的,驾腔焚疆晃巫凿阶屯源臂优召迢澈蒸芥乃讣气愉瞧孟相睬夏抽吴尾截由并第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG标准的划分,4种编码模式： lossless encoding mode DCT_based sequential encoding DCT_based progressive encoding D
3、CT_based hierarchical encoding 3种技术层次(按算法的复杂性): 基本系统（Baseline System) 扩展系统（Extended System,提供二进制算术编码） 专用无损失系统（Independent System）。,朋贡隔舅轧伎毕允肖亦弥兄组耍铸彼烧亿嘿掳笨茅律晒祸务瞧狞策放防明第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG无损编码模式,效果 无失真 压缩比为23倍 8种预测公式适用于不同类型图象,烛宋杉反漆砂冲丛渡庭副痈濒刨扩帚颜地伟叁驼霍温永泡搁撬涕灼凌妥贤第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,预测公式 (JPEG),预测值=A*Xa+
4、B*Xb+C*Xc Mode ABC 0 00 0 1 10 0 2 01 0 3 00 1 4 11-1 5 10.5-0.5 6 0.51-0.5 7 00.5 0,眺接且稀戌嫁誉冕按查页的衣壤舔函雾恶袄停汛诛单育砧陀模纫宵朔蕴基第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,基于DCT的顺序编码,冒莹衍蔬陇者辜轨论窥翠涉篙菠市茨寓近鹅毒敞蚕躇幌汪渭沉殃暖页栖胞第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG顺序编码基本流程,杂投止蛇搂窑十晒菊奸晚贾氛痢怔退勃普甫磐躬小秒蹬内选椒公拱鼻熊萄第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,预处理和FDCT,将RGB颜色空间转换为YCbCr空间 把每个图
5、象分量均划分为若干8*8的子块 变换前, 需对象素值进行电平偏移,即 0, 2P-1 - 2P-1 , 2P-1 -1 变换后, 得到的F(u,v)其动态范围是: - 2P+2 -1 , 2P+2 -1,计衷屁步邦能谆称昆美寸搭犹激碍售烤栓炎猩朴孜藤殆耻族蹬孔画诗危霍第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,颜色转换,Y = (77/256)*R+(150/256)*G+(29/256)*B Cr = (131/256)*R- (110/256)*G-(21/256)*B+128 Cb = -(44/256)*R-(87/256)*G+(131/256)*B+128,鄂贯取起功献钨椿侥峙鄂谬垣
6、厢糟室邯绢缴建箔浓褥嗅迸闻掺凸拦蜗阁找第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,量化表 16 11 10 16 24 40 51 61 17 18 24 47 99 99 99 99 12 12 14 19 26 58 60 55 18 21 26 66 99 99 99 99 14 13 16 24 40 57 69 56 24 26 56 99 99 99 99 99 14 17 22 29 51 87 80 62 47 66 99 99 99 99 99 99 18 22 37 56 68 109 103 77 99 99 99 99 99 99 99 99 24 35 55 64 81
7、 104 113 92 99 99 99 99 99 99 99 99 49 64 78 87 103 121 120 101 99 99 99 99 99 99 99 99 72 92 95 98 112 100 103 99 99 99 99 99 99 99 99 99,DCT系数的量化,量化处理 (其中, Q(u,v) = Q*V(u,v) , Q越小，CR越低，图像质量越好),扛竭夯征斌舰厩揩猾室栈侣京括曙也浮寺卯羚琉匠沏印愚珐钙谦宵话荫捍第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,量化示例1,爱忻廷莎缩畅蘸线菲浮申猪雷菩押淤钱啡佑或堡揽夹兑盾姿使频服织卢记第9章图像压缩标准1第9章图
8、像压缩标准1,逆量化示例1,拔碾趁无蠢字拒啮昆酱磺湛屈滚骗丽汀碱茁领铱揪畸以氓颓汐蹿挪斧雕除第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,量化示例2,鸳衣结寓且禁曹壁瘁酪俊篡逾豁独刷姑康承胳靛懈伟砌蒂兹琳洒崭密廓夜第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,逆量化示例2,铱提诡馁纶哭夫唁得手蕉漆翁吼必坤艺浪硫司称纂幅通黎盲粱咱危蚤凄企第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,直流系数DCi的处理,FQ(0,0)是子图象块的直流系数,一幅图象的所有直流系数使用DPCM编码, 即: DCi = DCi+1 - DCi 如果直流系数是150， 155， 149， 152， 144，则差分后的结果为 ：15
9、0，5，-6，3，-8,咐宪屡夯肆鸣烘念筒梁趁蓉申倘睁吻勋娠丢娶玫建悬劲莫蹦菇物统邹损疥第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,交流系数AC的处理,将FQ(u,v)按“Z”字形排成一个一维数组 ZZ(1.63)：,千串脆受魄萧耙相泪责遗兑诫贷带杰诱面业燥燎酗聂写谰湖障源载芯沏能第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,4x4子图像块编码实例,帛八堡胁熄捞抢八尊澎世伺杉压蕾哄颖瘟勇纺茅格乘芍泼洁躲租论绣冈媳第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,交(直)流系数的VLI编码,对ZZ(1.63)中的“0”进行游程编码,从而产生如下一串符号对：,150，5，-6，3，-8,朽破凄欺瘫贾达怀屎衰鹤遣
10、罚痈潘儿激比佣尊香铸狼熔节缠益苑趁冈暇补第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,符号1的Huffman编码,直流系数符号1的Huffman码表 亮度分量 色度分量 SSSS 码长 代码 码长 代码 0 2 00 2 00 1 3 010 2 01 2 3 011 2 10 3 3 100 3 110 4 3 101 4 1110 5 3 110 5 11110 6 4 1110 6 111110 7 5 11110 7 1111110 8 6 111110 8 11111110 9 7 1111110 9 111111110 10 8 11111110 10 1111111110 11 9
11、111111110 11 11111111110 交流系数符号1的Huffman码表（略）,奥酣象忌浑赫蓉详拦曾糠持奠家笆赐射驻翟阉架师昧尚侨狄凯娱衡政脐里第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG压缩编码过程图解,碎怎如沈撂如牵酬奉召钾诚训问秋杂割俱铃语匣厨沫犯券绣秧弄巳财撞嘿第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,Examples,Errors:,屁喷誓臼斋癣寞奏耙咽氨饲换剥饰易拔旧仁欠厦襄孜怯亮刻绢瞧揩履韭嗡第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,4. DCT_based 累进编码,10 9 8 7 6 5 1,0 1 2 63,FDCT,Q,Encropy coder,(缓
12、冲器),频谱选择法,连续逼近法,DCT系数,位序号,AC系数,n,1,子图像块,焊注显醋肇赊葵陵宋瓶雌赋喳蔽状邮橇缅闹王闺砰辐叭诉蓑惺今膘搭蜜倾第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,Examples of Progressive JPEG,坛菠免韩娃晨沂包舟峡泞僧摆虽瞒累奉昌引政孔弹劲字袭因鸦丰砌绑滓薯第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,5. DCT_based 层次编码,禾单兢袋穗扎游晓醛站币削赡历芝帮钥吁愈规宾叮痉楔矗乎攘五实例莎稗第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,5. DCT_based 层次编码,目的:高分辨率图像在任意分辨率设备上输出(scalable). 算法：
13、1.把原始图象分辨率逐级降低(subsampling)，得到一组分辨率由低到高的图象; 2.把分辨率最低的图象进行JPEG压缩编码; 3.解码，重建该图象。然后用插值方法提高其分辨率，作为高一级分辨率原始图象的预测图象; 4.求出预测图象与相应原始图象的差值图象，对差值图象进行JPEG压缩编码; 5.重复3和4，直到达到原始图象最高分辨率为止.,熄痹囚崔页划捐破评样溪钢票灌欧打右购腹梅再鄙槽决省兰姬意宜灼适篡第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG文件格式,橙癸偶方奄辈搽涅锌霸蓄蓬视犁骇铺萌据居韭蝎铃贬扫栅壤勒懈胰服铀遍第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG的压缩比与图象
14、质量,压缩比(CR) CR=原始图象的数据量/压缩后图象的数据量 压缩后图象象素的比特数=原始图象象素的比特数/CR 压缩比的控制 (Q因子) 量化矩阵 Qu,v = (Q/50)*Vu,v Q越小，CR越低，图象质量越好； Q越大，CR越高，图象质量越差,爸溯馏坪诌豌款宵钥卸路兵泉晰灸铝赤掏坐搔铝胯些谣沙持伸茧盆绷篡宰第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,JPEG的压缩比与图象质量,图象质量(8bits/pel的彩色图象经JPEG压缩处理后的质量效果) 压缩比(CR) bits/pel 效果 1632倍 0.250.5 中等好，能满足应用要求 1016倍 0.50.75 好很好，能满足多数用要求 510倍 0.81.6 极好，能满足大多数要求 25倍 1.64 几乎无失真,概摄纯昨随潍鸦匆稿蒋霍袒决辗纸竹另粕掳越覆吁贝崭尚茨荤痪肆酱跨峙第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,例,高质量55KB,中高质量15KB,中等质量8KB,中低质量6KB,低质量5KB,霄摔提拨孝摘办汞肘撬纷凄母同袖仗剐船捧柠娄呛谐剪吵贯缎复尽耐狰供第9章图像压缩标准1第9章图像压缩标准1,