【正文】 –分析： ?對于有大面積色塊的圖像 ， 壓縮效果很好 ?直觀 ， 經(jīng)濟(jì) ,是一種無損壓縮 ?對于紛雜的圖像 ， 壓縮效果不好 ， 最壞情況下 ， 會加倍圖像 ?RLE 編碼 ——Run Length Encoding 適合行程編碼的圖 適合行程編碼的圖 ? 圖像標(biāo)準(zhǔn)的制定： ISO和 CCITT（ 國際電報電話咨詢委員會 ） 聯(lián)合制定 ? 標(biāo)準(zhǔn)的類型： – 連續(xù)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)： 靜止幀黑白 、 彩色壓縮： (1)面向靜止的單幅圖像－ JPEG 連續(xù)幀黑白 、 彩色壓縮： (2)面向連續(xù)的視頻影像－ MPEG 四 .靜止圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)－ JPEG ? JPEG標(biāo)準(zhǔn)簡述 ? JPEG壓縮流程 ? JPEG壓縮算法的實(shí)現(xiàn) ? JPEG壓縮舉例 ? 靜止圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)－ JPEG ? JPEG標(biāo)準(zhǔn)簡述 由 ISO/IEC與 CCITT聯(lián)合發(fā)起的聯(lián)合圖像專家組，在過去十幾年圖像編碼研究成果的基礎(chǔ)上于20世紀(jì) 90年代初制定了靜止圖像 (包括 8bit/像素的灰度圖像與 24bit/像素的彩色圖像 )的編碼標(biāo)準(zhǔn)。 ? 算術(shù)編碼可以通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，在上述乘法運(yùn)算，可以通過右移來實(shí)現(xiàn)，因此在算術(shù)編碼算法中只有加法和移位運(yùn)算。 編碼原理 ? 算術(shù)編碼方法是將被編碼的信源消息表示成 01之間的一個間隔，即小數(shù)區(qū)間，消息越長，編碼表示它的間隔就越小 。 ? 實(shí)際編碼效果往往不能達(dá)到理論效率 。 ? 然后分組 、 賦值 ， 不斷反復(fù) ， 直到每組只有一種輸入為止 。 碼。 ※ 有損壓縮是通過犧牲圖像的準(zhǔn)確率以實(shí)現(xiàn)較大的壓縮率 ， 如果容許解壓圖像有一定的誤差 ， 則壓縮率可顯著提高 。 %100???BdBr LLLP互信息 信源編碼輸出為 bk給出的關(guān)于 ai的信息量究竟為多少呢？為此將引入另外一個信息量度－互信息 對給定的兩個離散信源 X和 Y， Y中事件 bk的發(fā)生給出關(guān)于 X中事件 ai的互信息 I(ai:bk)定義為： 其中， p(ai|bk)表示信源編碼輸出為 bk，估計信源輸入為 ai的條件概率。 ? 若編碼結(jié)果使 遠(yuǎn)大于 H，表明這種編碼效率很低，占用的比特數(shù)太多。 平均碼字長 借助熵的概念可以定義量度任何特定碼的性能的準(zhǔn)則，即平均碼字長度。這樣一幅圖像經(jīng)過壓縮編碼處理后，送至受信端，再經(jīng)譯碼處理，重建原來圖像，這里令重建圖像為 g (x ,y)。 常采用混合編碼的方案 ， 以求在性能和經(jīng)濟(jì)上取得折衷 。 ? (3)視覺心理冗余： 33K 15K 圖像數(shù)據(jù)壓縮的目的是在滿足一定圖像質(zhì)量 條件下 ， 用盡可能少的比特數(shù)來表示原始圖像 ， 以提高圖像傳輸?shù)男屎蜏p少圖像存儲的容量 。 變長碼：與等長碼相對應(yīng)，對于一個消息集合中的不同消息，也可以用不同長度的碼字表示， 編碼效率高，編碼解碼復(fù)雜。 設(shè)： n1和 n2是在兩個表達(dá)相同信息的數(shù)據(jù)集中，所攜帶的單位信息量。把它數(shù)字化，每幀 512*512象素，每象素的 R、 G、 B三分量分別占 8 bit，總比特數(shù)為 90*60*24*3*512*512*8bit=97,200M。 如一張 CD光盤可存 600兆字節(jié)數(shù)據(jù)，這部電影光圖像（還有聲音）就需要 160張 CD光盤用來存儲。 – 壓縮率 ： ——描述壓縮算法性能 CR = n1 / n2 其中 ， n1是壓縮前的數(shù)據(jù)量 ， n2是壓縮后的數(shù)據(jù)量 – 相對數(shù)據(jù)冗余 ： RD = 1 – 1/CR 例： CR=20。 例：如果用 8位表示該圖像的像素，我們就說該圖像存在著編碼冗余，因?yàn)樵搱D像的像素只有兩個灰度，用一位即可表示。 在信息論中稱為信源編碼 。 隨著計算方法的發(fā)展 ， 使許多高效而又比較復(fù)雜的編碼方法在工程上有實(shí)現(xiàn)的可能 。它同樣包含 N N個像素，并且x ,y=0,1,2,…,N 1。 其中 βi為灰度級 di所對應(yīng)的碼字長度。 ? 若編碼結(jié)果使 等于或接近于 H，這種狀態(tài)的編碼方法稱為最佳編碼。 I(ai|bk)稱為條件自信息量，表示在發(fā)現(xiàn)信源編碼輸出為 bk，對信源輸入為 ai的不確定性的猜測或知道 bk后 ai還保留的信息量。 有損壓縮在壓縮比大于 30： 1時仍然可重構(gòu)圖像 ， 而如果壓縮比為 10:1到 20:1， 則重構(gòu)的圖像與原圖幾乎沒有差別 等長碼：對于一個消息集合中的不同消息，用相同長度的不同碼字表示， 編解碼簡單，編碼效率不高 。每步只需對兩個分支各賦予一個二進(jìn)制碼，如對概率大的賦予碼 0，對概率小的賦予碼 1。 將每個所賦的值依次排列起來就是費(fèi)諾 —香農(nóng)編碼 。 ? 為提高編碼效率， Elias等人提出了算術(shù)編碼算法。 ? 以小數(shù)表示間隔，表示的間隔越小所需的二進(jìn)制位數(shù)就越多，碼字就越長。 算術(shù)編碼效能 ? 根據(jù)上述運(yùn)算結(jié)果，編碼 11011011惟一代表字符序列 {dacba}，因此，平均碼字長度為： bit/字符 58 ??R[ 題 ] 己知信源 X = 試對 1011 進(jìn)行算術(shù)編碼。 JPEG標(biāo)準(zhǔn)在較低的計算復(fù)雜度下，能提供較高的壓縮比與保真度。 DCT變換后得到的系數(shù)矩陣中包括左上角的一個直流 (DC)系數(shù)與 63個交流 (AC)系數(shù) ， 從左到右 ． 水平頻率增高 ， 從上到下堅直頻率增高 。 應(yīng)用范圍： 視頻 CD_ROM存儲、視頻消費(fèi) 主要編碼技術(shù)： DCT變換 前向、雙向運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測 Zigzag排序 霍夫曼編碼 算術(shù)編碼 ?MPEG1標(biāo)準(zhǔn) ?MPEG2標(biāo)準(zhǔn) 為了在高速網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下（如 ATM）提供高比特率、 高質(zhì)量的視頻應(yīng)用 ,ISO下屬的 MPEG委員會在 1994年又發(fā)布了 ,也稱為廣播電視的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn) .ISO和 IEC在制定 MPEG1標(biāo)準(zhǔn)時 ,已經(jīng)開始考慮 MPFG2和 MPEG3. MPEG2是作為一個傳輸標(biāo)準(zhǔn)制定的 ,同時也是 MPEG1的兼容擴(kuò)展 ,它能廣泛應(yīng)用于各種速率（ 2~20Mb/s）和各種分辨率 .同 MPEG1相比 ,在完全引用了 MPEG1基于 DCT變換和運(yùn)動補(bǔ)償幀間雙向預(yù)測的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ,作了許多擴(kuò)展 .人們對 MPEG2標(biāo)準(zhǔn)在質(zhì)量與應(yīng)用方面提出了許多要求 ,希望能包括視頻通信的各個領(lǐng)域 . 如 : （ 1） MPEG2的視頻圖像格式達(dá)到 720 480，碼率達(dá)到 10Mb/s。對任意形狀的目標(biāo)編碼，包括對目標(biāo)形狀的輪廓編碼 以及對目標(biāo)本身的編碼。 ? 數(shù)據(jù)壓縮的評價指標(biāo) 。 （ 3）支持工作站視窗顯示（ Window Display on Workstations）。 – 與靜止幀圖像相比， 連續(xù)幀圖像 多了一個時間軸，成為三維信號，因此 連續(xù)幀圖像 也被稱為 三維圖像 。如果在圖像質(zhì)量上稍微犧牲一點(diǎn)的話，可以達(dá)到40:1或更高的壓縮比。 5. 行程編碼 RLE 編碼 ——Run Length Encoding – 概念： ?行程：具有相同灰度值的像素序列 。 ? 算術(shù)編碼將被編碼的圖像數(shù)據(jù)看作是由多個符號組成的字符序列，對該序列遞歸地進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算后，成為一個二進(jìn)制分?jǐn)?shù) 。 ? 算術(shù)編碼分為固定方式和自適應(yīng)方式兩種編碼 。 ? 實(shí)際應(yīng)用中，由于信源字符出現(xiàn)的概率并非滿足 2的負(fù)冪次方，因此往往無法達(dá)到理論上的編碼效率和信息壓縮比 。 將該信源