【導讀】信息論中的有關概念：信息，信。靜態(tài)圖像壓縮標準：。數(shù)據(jù)編碼的目的各異。數(shù)碼相機圖像編碼與壓縮技術成功的范例。本章主要介紹靜態(tài)圖像壓縮編碼的原理、應。用及有關的國際標準。代表信源所含的平均信息量。若信源編碼的熵大于信源的實際熵，則信源中的數(shù)據(jù)一定。信息量與數(shù)據(jù)量的關系可由下式表示。像高度、圖像深度（位，圖像的尺寸為w·h。512，8bit灰度等級256KB. 256色，亮度取樣率為3MHz，亮度和兩色。差按4∶1∶1取樣，亮色量化位數(shù)共12bit，幀頻，720，量化位數(shù)為8bit，幀頻30Hz，按1s計算。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。圖像熵與平均碼長。③新合成的概率與其他的概率成員組成新的概率集合。⑤從根節(jié)點按前綴碼的編碼規(guī)則進行二進制編碼。序列累積概率的二進制表示作為對信源的唯一可譯編碼。平均碼字長度為，較Huffman編碼為長。表示取小數(shù)點后位二進制位。信源及累積概率表示

　　

【正文】 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 DCT系數(shù)的 Z字形排列 3． JPEG的視頻應用與硬件實現(xiàn) ? 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(nèi)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(guī)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(xiàn)。 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(shù)據(jù)的不斷到來所得到圖像質(zhì)量逐步提高。 支持分層圖像傳送的編碼方法的基本思路 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(tǒng)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(shù)據(jù)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(zhí)行算法）。 ? （ 8）在 64 Kbps傳輸速率下能夠做到解碼。 ? （ 9）魯棒性。 JPEG2020靜態(tài)圖像壓縮標準 ? 1． JPEG2020標準制定的目的 ? JPEG2020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(huán)境，以及醫(yī)療圖像、電子圖書館、傳真、 Inter網(wǎng)上服務和保安等方面的應用。 ? JPEG2020還將彩色靜態(tài)畫面采用的 JPEG編碼方式與 2值圖像采用的 JBIG編碼方式統(tǒng)一起來，成為對應各種圖像的通用編碼方式。 ? 由于 JPEG 2020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(zhì)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(qū)域編碼等）時， JPEG2020將是最好的選擇。 JPEG 2020的應用領域 ? 可大致分成兩個方面： –一方面面向傳統(tǒng)的 JPEG市場 ? 如打印、掃描、數(shù)字攝像、遙感等 –另一方面面向一些新興的應用領域 ? 如網(wǎng)路傳輸、彩色傳真、無線通訊，醫(yī)療影像、電子商務等。 2． JPEG2020標準提供的主要特征 ? JPEG2020標準提供了一套新特征 – 這些特征對于一些新產(chǎn)品（如數(shù)碼相機）和應用（如互聯(lián)網(wǎng)）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 2020放棄了以 DCT為主的區(qū)塊編碼方式 – 采用以小波轉(zhuǎn)換為主的多解析編碼方式。 ? JPEG2020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(shù)小波和 Daubechies（ 9,7）整數(shù)小波。 ? 編碼端以最大的壓縮質(zhì)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(zhì)量和分辨率解壓圖像，最大可達到編碼時的圖像質(zhì)量和分辨率。 JPEG2020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(qū)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(nèi)容的描述。 3． JPEG2020的基本框架和實現(xiàn) ? （ 1）對原始圖像數(shù)據(jù)進行離散小波變換（ DWT） ? （ 2）對變換后的小波系數(shù)進行量化 ? （ 3）對量化后的數(shù)據(jù)熵編碼 ? （ 4）最后形成輸出碼流。 ? 解碼器是編碼器的逆過程。 本 章 小 結 ? 理解和掌握 數(shù)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(xiàn)。 ? 注意 數(shù)字圖像編碼與壓縮技術的最新發(fā)展和應用前景。 （ 1）數(shù)據(jù)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 （ 2）數(shù)據(jù)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(xiàn)代壓縮編碼方法有 – 分形編碼 – 模型基編碼等。 （ 3）預測編碼 ? 基本原理是 – 利用當前像素與鄰近像素的位置關系計算預測信號，系統(tǒng)所傳遞的是誤差信號，這種差值的概率分布集中在小數(shù)值上，大差值的概率極小，有利于用可變碼長編碼以減少傳送的信息量。 ? 按利用的鄰近像素的不同，可以是 ? 前值預測 ? 一維預測 ? 二維預測 ? 三維預測等。 （ 4）變換編碼 ? 基本原理是 – 利用坐標變換，如果選擇的變換坐標與圖像特征相匹配就可以大大壓縮二維數(shù)據(jù)。 ? 重要的變換編碼方法是 – 離散余弦變換 DCT，它有快速算法，二維變換可以轉(zhuǎn)化為二次一維變換。 – DCT變換后的系數(shù)相對集中，還可以進一步進行量化，從而更大幅度地壓縮圖像的數(shù)據(jù)量。 （ 5）無損壓縮 ? 降低編碼的冗余，在不減少傳送信息量的條件下減少了碼率。 ? 主要類型有 – Huffman編碼 –算術編碼 –游程編碼 （ 6） JPEG標準 ? 適用于靜止圖像。 –它將圖像分解為 8 8的樣值子塊 –用 DCT進行變換、量化、 Z字形重排 –用霍夫曼碼對量化系數(shù)進行編碼，進一步壓縮數(shù)據(jù)量。 ? 新的發(fā)展 – JPEG2020標準