【正文】 便于形成特定的視頻節(jié)目。只要根據接收到的碼流的語義進行相應的處理即可。宏塊是運動補償預測的基本單元、最小的量化步長選擇單元以及編碼控制單元。在一些具體模塊的實現(xiàn)上，標準開放，例如運動矢量的估計算法、圖像的刷新機制、編碼控制等可以根據情況由設計者自行選用。在 D幀組成的序列中不含其它類型的圖。 ? P幀： 采用預測編碼的方法，利用過去的 I幀和 P幀進行運動補償預測，可以得到更有效的編碼。輸入的視頻信號必須是數字化的一個亮度信號和兩個色差信號（ Y， Cb ， Cr），經過預處理和格式轉換選擇一個合適的窗口、分辨率和輸入格式，要求色差信號和亮度信號在垂直和水平方向按 2： 1進行抽樣。 ? 第五部分： 參考軟件。 2022/2/14 MPEG標準 ? 1． MPEG1標準 ? 第一部分： MPEG1系統(tǒng)，主要描述如何將符合該標準的視頻和音頻的一路或多路數據流與定時信息相結合，形成單一的復合流。 MPEG標準主要由視頻、音頻和系統(tǒng)三個部分組成，是一個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 Y，另一組用于色差信號 U、V，每一組表又包括兩張表，一個用于 DC分量，一個用于 AC分量。 88?2022/2/14 JPEG標準 ? （ 4） 對 DCT量化系數進行熵編碼，進一步壓縮碼率。 ? （ 2）對各個子塊進行 DCT變換， ? （ 3）對所有的系數進行線性量化。 ? 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標準 ? 1986年， ISO和 CCITT成立了 “ 聯(lián)合圖片專家組 ”（ Joint Photographic Expert Group），主要任務是研究靜止圖像壓縮算法的國際標準。 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 量 化 編 碼 解 碼 逆 變 換信 道 傳 輸輸 入 圖 像輸 出 圖 像2022/2/14 視頻圖像編碼簡介 ? 隨著計算機網絡及通信技術的迅速發(fā)展，圖像通信受到該領域科技工作者的廣泛關注。在變換階段，將原始圖像劃分成若干子塊，對每個子塊進行某種正交變換。這些性質都可以用于圖像數據壓縮。因為在頻域中相關性明顯下降，能量主要集中于少數低頻分量系數上。 ke?ke?2022/2/14 有損預測編碼 ∑ 量 化 器 符 號 編 碼 器預 測 器∑輸 入 圖 像 壓 縮 圖 像ke ke?kf?kf?_符 號 解 碼 器預 測 器∑解 壓 縮 圖 像kf?kf?ke? 圖 有損預測編碼系統(tǒng) 2022/2/14 有損預測編碼 ? 解碼器的輸出表示為 ? 式中， 為過去預測值， 為量化誤差函數， 為解碼器的輸出。預測誤差的概率密度函數一般用零均值不相關拉普拉斯概率密度函數表示為 ?????????? ??),(),(1yixfaRyxfmiin?2022/2/14 無損預測編碼 ? 式中， 是 e的標準差。 ? 式中， m稱為線性預測器的階， R是舍入函數， ai是預測系數。利用解碼器，根據接收的變長碼字重建預測誤差，則解壓縮圖像的像素序列表示為 kkk fef???2022/2/14 無損預測編碼 ? 利用預測器，可以將對原始圖像序列的編碼轉換成對預測誤差的編碼。這里一個像素的新信息定義為該像素的當前或現(xiàn)實值與它預測值的差值。 ? (1)圖像灰度級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編碼數據壓縮和還原速度都較慢。之后，這兩個葉子節(jié)點不再參與比較，新的根節(jié)點參與比較； （ 4）重復步驟 3，直到最后得到和為 1的根節(jié)點； （ 5）將形成的二叉樹的左節(jié)點標 0，右節(jié)點標 1。 統(tǒng)計編碼技術 2022/2/14 ? 設s0=01,s1=11,s2=101,s3=000,s4=0010,s5=0001,s6=0011,s7=100 ? 那么符號序列變成 ? 01 11 100 01 11 0011 101 101 0000 0010 0001 01 01 11 共 39bit 統(tǒng)計編碼技術 2022/2/14 ? 盡管 s4,s5,s6的碼字由原來的 3位變成 4位變長了，但是使用頻繁的幾個碼字 s0,s1變短了，使得整個序列的編碼縮短，實現(xiàn)了數據的壓縮。在編碼輸入中，對于那些出現(xiàn)概率大的信息符號編以較短的字長的碼，而對于那些出現(xiàn)概率小的信息符號用較長的字長的編碼。 基于字典的技術 2022/2/14 統(tǒng)計編碼技術 ? ? 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)計編碼方法。它由Welch加以充實而形成了廣泛應用的有專利保護的 LZW算法。為了達到較好的壓縮效果，在進行圖像編碼時不單獨采用行程編碼，而是和其他編碼方法綜合使用。它對有單一顏色背景下物體的圖像可以達到很高的壓縮比，但對其它類型的圖像壓縮比就很低。 2022/2/14 基于字典的技術 最簡單的基于字典的壓縮技術是行程編碼（ Run Length Encoding， RLE），是一種熵編碼。 2022/2/14 圖像保真度準則 ? 1. 客觀保真度準則 ? 1)均方根誤差 ? 常用的準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。所以要根據具體情況選擇進行有損壓縮和無損壓縮，以及在速度和壓縮比之間、保真度之間進行折衷。對于多數圖像來說，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的紋理結構或自相似性。 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像素使用的比特數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性直接聯(lián)系的數據冗余，即為像素相關冗余，也稱為空間冗余或幾何冗余。 2022/2/14 ? 圖像內部相鄰像素之間存在較強的相關性所造成的冗余。2022/2/14 第 5章 圖像編碼與壓縮 ? 引言 ? 圖像保真度準則 ? 無損壓縮技術 ? 無損預測編碼 ? 有損預測編碼 ? 圖像變換編碼基本原理 ? 視頻圖像編碼簡介 2022/2/14 第 5章 圖像編碼與壓縮 ? 引言 ? 數字圖像數據量很大，因此為了快速傳輸，總是希望進行合理的圖像壓縮。 ? 數字圖像的冗余主要表現(xiàn)為以下幾種形式： 空間冗余、時間冗余、視覺冗余、信息熵冗余、結構冗余和知識冗余。根據相關性，由某一個像素的性質可以獲得其鄰域像素的性質，各像素的值可以由其鄰近像素的值預測出來，每個獨立的像素所攜帶的信息相對較少。人的眼睛對圖像細節(jié)和顏色的辨認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，這種數據冗余稱為視覺冗余。當使用不同的編碼方法時，得到的碼字及其長度都會不同。經過壓縮的文件可以在以后需要的時候以某種方式將原文件恢復出來，兩個文件的大小之比即為壓縮比。有損壓縮的算法可以達到較高的壓縮比。圖像文件在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或用戶與用戶之間進行交換時，這個時間是不容忽略的。根據解碼圖像對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 。需要一種測度描述解碼圖像對于原始圖像的偏離程度，這些測度一般稱為保真度準則。基于統(tǒng)計的方法通過用較短代碼代表頻繁出現(xiàn)的字符，用較長的代碼代表不常出現(xiàn)的字符，從而實現(xiàn)圖像數據文件的壓縮。可以只存一個代表那個灰度值的碼，后面是行程的長度，而不需要將同樣的灰度值存儲很多次，這就是行程編碼。如果圖像中的像素中的數據非常分散，則行程編碼不但不能壓縮數據，反而會增加圖像文件的大小。 基于字典的技術 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。例如，一幅 8位的灰度圖像，可以采用 12位來表示每個字符串的索引，前 256個索引用于對應可能出現(xiàn)的 256種灰度，由此可建立一個初始的字符串表，而剩余的 3840個索引就可分配給在壓縮過程中出現(xiàn)的新字符串，這樣就生成了一個完整的字符串表，壓縮數據就可以只保存它在字符串表中的索引，從而達到壓縮數據的目的。編碼器的輸出碼字是字長不等的編碼，按編碼輸入信息符號出現(xiàn)的統(tǒng)計概率不同，給輸出碼字分配以不同的字長。其他符號的碼字長，這樣就能夠減少符號序列占用的位數。 統(tǒng)計編碼技術 2022/2/14 2022/2/14 ? Huffman編碼算法步驟： （ 1）統(tǒng)計出每個符號出現(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)計編碼技術 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值，作為二叉樹的兩個葉子的節(jié)點，將它們的和作為其根節(jié)點。第一遍掃描要精確地統(tǒng)計出原始數據中每個值出現(xiàn)的頻率，第二遍是建立 Huffman樹并進行編碼。其編碼步驟簡述如下。 統(tǒng)計編碼技術 2022/2/14 統(tǒng)計編碼技術 ? 表 2022/2/14 無損預測編碼 ? 預測編碼的基本思想是通過僅對每個像素中提取的新信息編碼，來消除像素之間的冗余。將這個預測值進行整數舍入，得到預測器的輸出值，則由此產生的預測誤差表示為 kkk ffe???2022/2/14 無損預測編碼 ? 預測誤差可以用符號編碼器，借助變長碼進行編碼用以產生壓縮圖像數據流的下一個元素。 2022/2/14 無損預測編碼 ? 將 m個先前的像素進行線性組合得到預測值。在三維線性預測編碼中，預測