【正文】 便于形成特定的視頻節(jié)目。只要根據(jù)接收到的碼流的語義進(jìn)行相應(yīng)的處理即可。宏塊是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)的基本單元、最小的量化步長(zhǎng)選擇單元以及編碼控制單元。在一些具體模塊的實(shí)現(xiàn)上，標(biāo)準(zhǔn)開放，例如運(yùn)動(dòng)矢量的估計(jì)算法、圖像的刷新機(jī)制、編碼控制等可以根據(jù)情況由設(shè)計(jì)者自行選用。在 D幀組成的序列中不含其它類型的圖。 ? P幀： 采用預(yù)測(cè)編碼的方法，利用過去的 I幀和 P幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，可以得到更有效的編碼。輸入的視頻信號(hào)必須是數(shù)字化的一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)（ Y， Cb ， Cr），經(jīng)過預(yù)處理和格式轉(zhuǎn)換選擇一個(gè)合適的窗口、分辨率和輸入格式，要求色差信號(hào)和亮度信號(hào)在垂直和水平方向按 2： 1進(jìn)行抽樣。 ? 第五部分： 參考軟件。 2022/2/14 MPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 1． MPEG1標(biāo)準(zhǔn) ? 第一部分： MPEG1系統(tǒng)，主要描述如何將符合該標(biāo)準(zhǔn)的視頻和音頻的一路或多路數(shù)據(jù)流與定時(shí)信息相結(jié)合，形成單一的復(fù)合流。 MPEG標(biāo)準(zhǔn)主要由視頻、音頻和系統(tǒng)三個(gè)部分組成，是一個(gè)完整的多媒體壓縮編碼方案。在基本系統(tǒng)中共推薦了兩組Huffman碼表，一組用于亮度信號(hào) Y，另一組用于色差信號(hào) U、V，每一組表又包括兩張表，一個(gè)用于 DC分量，一個(gè)用于 AC分量。 88?2022/2/14 JPEG標(biāo)準(zhǔn) ? （ 4） 對(duì) DCT量化系數(shù)進(jìn)行熵編碼，進(jìn)一步壓縮碼率。 ? （ 2）對(duì)各個(gè)子塊進(jìn)行 DCT變換， ? （ 3）對(duì)所有的系數(shù)進(jìn)行線性量化。 ? 基本系統(tǒng)提供順序建立方式的高效有失真編碼，輸入圖像的精度為 8比特 /像素。 2022/2/14 JPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 1986年， ISO和 CCITT成立了 “ 聯(lián)合圖片專家組 ”（ Joint Photographic Expert Group），主要任務(wù)是研究靜止圖像壓縮算法的國際標(biāo)準(zhǔn)。 2022/2/14 圖像變換編碼基本原理 正交變換及編解碼框圖 二 維 正 交 變 換 系 數(shù) 量 化 編 碼 解 碼 逆 變 換信 道 傳 輸輸 入 圖 像輸 出 圖 像2022/2/14 視頻圖像編碼簡(jiǎn)介 ? 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像通信受到該領(lǐng)域科技工作者的廣泛關(guān)注。在變換階段，將原始圖像劃分成若干子塊，對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行某種正交變換。這些性質(zhì)都可以用于圖像數(shù)據(jù)壓縮。因?yàn)樵陬l域中相關(guān)性明顯下降，能量主要集中于少數(shù)低頻分量系數(shù)上。 ke?ke?2022/2/14 有損預(yù)測(cè)編碼 ∑ 量 化 器 符 號(hào) 編 碼 器預(yù) 測(cè) 器∑輸 入 圖 像 壓 縮 圖 像ke ke?kf?kf?_符 號(hào) 解 碼 器預(yù) 測(cè) 器∑解 壓 縮 圖 像kf?kf?ke? 圖 有損預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng) 2022/2/14 有損預(yù)測(cè)編碼 ? 解碼器的輸出表示為 ? 式中， 為過去預(yù)測(cè)值， 為量化誤差函數(shù)， 為解碼器的輸出。預(yù)測(cè)誤差的概率密度函數(shù)一般用零均值不相關(guān)拉普拉斯概率密度函數(shù)表示為 ?????????? ??),(),(1yixfaRyxfmiin?2022/2/14 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 式中， 是 e的標(biāo)準(zhǔn)差。 ? 式中， m稱為線性預(yù)測(cè)器的階， R是舍入函數(shù)， ai是預(yù)測(cè)系數(shù)。利用解碼器，根據(jù)接收的變長(zhǎng)碼字重建預(yù)測(cè)誤差，則解壓縮圖像的像素序列表示為 kkk fef???2022/2/14 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 利用預(yù)測(cè)器，可以將對(duì)原始圖像序列的編碼轉(zhuǎn)換成對(duì)預(yù)測(cè)誤差的編碼。這里一個(gè)像素的新信息定義為該像素的當(dāng)前或現(xiàn)實(shí)值與它預(yù)測(cè)值的差值。 ? (1)圖像灰度級(jí)按概率遞減順序排序； ? (2)將分成兩組，每組的概率和相同或相似。由于需要建立二叉樹并遍歷二叉樹生成編碼，因此 Huffman編碼數(shù)據(jù)壓縮和還原速度都較慢。之后，這兩個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)不再參與比較，新的根節(jié)點(diǎn)參與比較； （ 4）重復(fù)步驟 3，直到最后得到和為 1的根節(jié)點(diǎn)； （ 5）將形成的二叉樹的左節(jié)點(diǎn)標(biāo) 0，右節(jié)點(diǎn)標(biāo) 1。 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) 2022/2/14 ? 設(shè)s0=01,s1=11,s2=101,s3=000,s4=0010,s5=0001,s6=0011,s7=100 ? 那么符號(hào)序列變成 ? 01 11 100 01 11 0011 101 101 0000 0010 0001 01 01 11 共 39bit 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) 2022/2/14 ? 盡管 s4,s5,s6的碼字由原來的 3位變成 4位變長(zhǎng)了，但是使用頻繁的幾個(gè)碼字 s0,s1變短了，使得整個(gè)序列的編碼縮短，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的壓縮。在編碼輸入中，對(duì)于那些出現(xiàn)概率大的信息符號(hào)編以較短的字長(zhǎng)的碼，而對(duì)于那些出現(xiàn)概率小的信息符號(hào)用較長(zhǎng)的字長(zhǎng)的編碼。 基于字典的技術(shù) 2022/2/14 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) ? ? 哈夫曼編碼（ Huffman Coding）是圖像壓縮中最重要的編碼方式之一，它是 1952年由哈夫曼提出的無損的統(tǒng)計(jì)編碼方法。它由Welch加以充實(shí)而形成了廣泛應(yīng)用的有專利保護(hù)的 LZW算法。為了達(dá)到較好的壓縮效果，在進(jìn)行圖像編碼時(shí)不單獨(dú)采用行程編碼，而是和其他編碼方法綜合使用。它對(duì)有單一顏色背景下物體的圖像可以達(dá)到很高的壓縮比，但對(duì)其它類型的圖像壓縮比就很低。 2022/2/14 基于字典的技術(shù) 最簡(jiǎn)單的基于字典的壓縮技術(shù)是行程編碼（ Run Length Encoding， RLE），是一種熵編碼。 2022/2/14 圖像保真度準(zhǔn)則 ? 1. 客觀保真度準(zhǔn)則 ? 1)均方根誤差 ? 常用的準(zhǔn)則是輸入圖像和輸出圖像的均方根誤差。 ? 信息保存型在圖像的壓縮和解壓縮的過程中沒有信息損失，得到的解碼圖像與原始圖像完全相同。所以要根據(jù)具體情況選擇進(jìn)行有損壓縮和無損壓縮，以及在速度和壓縮比之間、保真度之間進(jìn)行折衷。對(duì)于多數(shù)圖像來說，為了得到更高的壓縮比，保真度的輕微損失是可以接受的。壓縮比反映了圖像文件的壓縮程度。 第 5章 圖像編碼與壓縮 2022/2/14 ? 是指圖像中存在很強(qiáng)的紋理結(jié)構(gòu)或自相似性。 162 242第 5章 圖像編碼與壓縮 2022/2/14 ? 也稱編碼冗余，如果圖像中平均每個(gè)像素使用的比特?cái)?shù)大于該圖像的信息熵，則圖像中存在冗余，稱為信息熵冗余。圖像中存在與像素間相關(guān)性直接聯(lián)系的數(shù)據(jù)冗余，即為像素相關(guān)冗余，也稱為空間冗余或幾何冗余。 2022/2/14 ? 圖像內(nèi)部相鄰像素之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性所造成的冗余。2022/2/14 第 5章 圖像編碼與壓縮 ? 引言 ? 圖像保真度準(zhǔn)則 ? 無損壓縮技術(shù) ? 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 有損預(yù)測(cè)編碼 ? 圖像變換編碼基本原理 ? 視頻圖像編碼簡(jiǎn)介 2022/2/14 第 5章 圖像編碼與壓縮 ? 引言 ? 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)量很大，因此為了快速傳輸，總是希望進(jìn)行合理的圖像壓縮。 ? 數(shù)字圖像的冗余主要表現(xiàn)為以下幾種形式： 空間冗余、時(shí)間冗余、視覺冗余、信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余和知識(shí)冗余。根據(jù)相關(guān)性，由某一個(gè)像素的性質(zhì)可以獲得其鄰域像素的性質(zhì)，各像素的值可以由其鄰近像素的值預(yù)測(cè)出來，每個(gè)獨(dú)立的像素所攜帶的信息相對(duì)較少。人的眼睛對(duì)圖像細(xì)節(jié)和顏色的辨認(rèn)受到人的視覺特性的限制，人類最多能分辨 種顏色，而彩色圖像用 24表示，即 種顏色，這種數(shù)據(jù)冗余稱為視覺冗余。當(dāng)使用不同的編碼方法時(shí)，得到的碼字及其長(zhǎng)度都會(huì)不同。經(jīng)過壓縮的文件可以在以后需要的時(shí)候以某種方式將原文件恢復(fù)出來，兩個(gè)文件的大小之比即為壓縮比。有損壓縮的算法可以達(dá)到較高的壓縮比。圖像文件在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或用戶與用戶之間進(jìn)行交換時(shí)，這個(gè)時(shí)間是不容忽略的。根據(jù)解碼圖像對(duì)原始圖像的保真程度，圖像壓縮的方法可以分為兩大類： 信息保存型 和 信息損失型 。需要一種測(cè)度描述解碼圖像對(duì)于原始圖像的偏離程度，這些測(cè)度一般稱為保真度準(zhǔn)則。基于統(tǒng)計(jì)的方法通過用較短代碼代表頻繁出現(xiàn)的字符，用較長(zhǎng)的代碼代表不常出現(xiàn)的字符，從而實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)文件的壓縮?？梢灾淮嬉粋€(gè)代表那個(gè)灰度值的碼，后面是行程的長(zhǎng)度，而不需要將同樣的灰度值存儲(chǔ)很多次，這就是行程編碼。如果圖像中的像素中的數(shù)據(jù)非常分散，則行程編碼不但不能壓縮數(shù)據(jù)，反而會(huì)增加圖像文件的大小。 基于字典的技術(shù) 2022/2/14 ? 2. LZW編碼 LZ編碼是由 Lemple和 Ziv最早提出的無損壓縮技術(shù)。例如，一幅 8位的灰度圖像，可以采用 12位來表示每個(gè)字符串的索引，前 256個(gè)索引用于對(duì)應(yīng)可能出現(xiàn)的 256種灰度，由此可建立一個(gè)初始的字符串表，而剩余的 3840個(gè)索引就可分配給在壓縮過程中出現(xiàn)的新字符串，這樣就生成了一個(gè)完整的字符串表，壓縮數(shù)據(jù)就可以只保存它在字符串表中的索引，從而達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的。編碼器的輸出碼字是字長(zhǎng)不等的編碼，按編碼輸入信息符號(hào)出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)概率不同，給輸出碼字分配以不同的字長(zhǎng)。其他符號(hào)的碼字長(zhǎng)，這樣就能夠減少符號(hào)序列占用的位數(shù)。 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) 2022/2/14 2022/2/14 ? Huffman編碼算法步驟： （ 1）統(tǒng)計(jì)出每個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的頻率， s0s7出現(xiàn)的頻率分別為 4/14， 3/14， 2/14， 1/14， 1/14， 1/14， 1/14，1/14； 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) 2022/2/14 （ 2）從左到右將上述頻率按從小到大的順序排列； （ 3）每次選出最小的兩個(gè)值，作為二叉樹的兩個(gè)葉子的節(jié)點(diǎn)，將它們的和作為其根節(jié)點(diǎn)。第一遍掃描要精確地統(tǒng)計(jì)出原始數(shù)據(jù)中每個(gè)值出現(xiàn)的頻率，第二遍是建立 Huffman樹并進(jìn)行編碼。其編碼步驟簡(jiǎn)述如下。 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) 2022/2/14 統(tǒng)計(jì)編碼技術(shù) ? 表 2022/2/14 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 預(yù)測(cè)編碼的基本思想是通過僅對(duì)每個(gè)像素中提取的新信息編碼，來消除像素之間的冗余。將這個(gè)預(yù)測(cè)值進(jìn)行整數(shù)舍入，得到預(yù)測(cè)器的輸出值，則由此產(chǎn)生的預(yù)測(cè)誤差表示為 kkk ffe???2022/2/14 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 預(yù)測(cè)誤差可以用符號(hào)編碼器，借助變長(zhǎng)碼進(jìn)行編碼用以產(chǎn)生壓縮圖像數(shù)據(jù)流的下一個(gè)元素。 2022/2/14 無損預(yù)測(cè)編碼 ? 將 m個(gè)先前的像素進(jìn)行線性組合得到預(yù)測(cè)值。在三維線性預(yù)測(cè)編碼中，預(yù)測(cè)