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數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)ppt課件(參考版)

2024-11-06 22:14本頁(yè)面
  

【正文】 69 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼 編碼器 運(yùn)動(dòng) 補(bǔ)償 圖像輸入 運(yùn)動(dòng)矢量輸出 譯碼器 幀 緩存 運(yùn)動(dòng) 估值 預(yù)測(cè)誤差輸出 70 變換編碼 ? 預(yù)測(cè)編碼希望通過對(duì)信源建模來盡可能的預(yù)測(cè)源數(shù)據(jù);而變換編碼則考慮將原始數(shù)據(jù)變換到另一個(gè)表示空間,使數(shù)據(jù)在新的空間上盡可能相互獨(dú)立,而能量更集中。 ( 3) 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 :用運(yùn)動(dòng)矢量補(bǔ)償物體的運(yùn)動(dòng)效果再進(jìn)行預(yù)測(cè)。 68 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)從原理上包括如下幾個(gè)基本步驟: ( 1) 圖像分割 :把圖像劃分為靜止的背景和若干運(yùn)動(dòng)的物體,各個(gè)物體可能有不同的位移,但構(gòu)成同一物體的所有像素的位移相同。(位移矢量) ( 3)暴露區(qū):指物體運(yùn)動(dòng)后而顯露出來的曾被遮蓋的背景區(qū)域。 67 具有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè) ? 活動(dòng)圖像序列中的一個(gè)畫面可以大致劃分為 3個(gè)區(qū)域: ( 1)背景區(qū):相鄰兩個(gè)畫面的背景區(qū)基本相同。所以在活動(dòng)圖像序列中可以利用前面的幀來預(yù)測(cè)后面的幀,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。 ? 對(duì)于每秒 25幀( 30)的電視信號(hào),其相繼幀之間存在極強(qiáng)的相關(guān)性。 ( 3)三維預(yù)測(cè)(幀間預(yù)測(cè)):利用相鄰幾幀(或不同波段)上的取樣值進(jìn)行預(yù)測(cè) 65 靜止圖像的二維預(yù)測(cè)編碼 ? 這種壓縮算法被應(yīng)用到 JPEG標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)損壓縮模式之中,中等復(fù)雜程度的圖像壓縮比可達(dá)到 2:1。根據(jù)已知樣值與待預(yù)測(cè)樣值間的位置關(guān)系,可以分為: ( 1)一維預(yù)測(cè)(行內(nèi)預(yù)測(cè)):利用同一行上相鄰的樣值進(jìn)行預(yù)測(cè)。 預(yù)測(cè)方程式 線性預(yù)測(cè): 如果 ai是常數(shù),則為時(shí)不變線性預(yù)測(cè),否則為自適應(yīng)線性預(yù)測(cè)( ADPCM) 最簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)方程: ?????11)(kiiik xkax),. . . . . .,( 1321 kxxxxfx kk ???1??? kk xx最佳線性預(yù)測(cè) 使誤差函數(shù) 達(dá)到最小值的預(yù)測(cè)方程式叫做最佳線性預(yù)測(cè)。 ? 第 n個(gè)符號(hào) Xn的熵滿足: ). . .|(. . . . . .)|()|()( 121211 xxxxHxxxHxxHxH nnnnnnnnn ????? ????所以參與預(yù)測(cè)的符號(hào)越多,預(yù)測(cè)就越準(zhǔn)確,該信源的不確定性就越小,數(shù)碼率就可以降低。它根據(jù)離散信號(hào)之間存在一定相關(guān)性的特點(diǎn),利用前面的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)對(duì)下一個(gè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè),然后對(duì)實(shí)際值和預(yù)測(cè)值的差(預(yù)測(cè)誤差)進(jìn)行編碼。 LZW算法取得了專利,專利權(quán)的所有者是美國(guó)的一個(gè)大型計(jì)算機(jī)公司 — Unisys(優(yōu)利系統(tǒng)公司 ),除了商業(yè)軟件生產(chǎn)公司之外,可以免費(fèi)使用 LZW算法。對(duì) LZW算法進(jìn)一步的改進(jìn)是增加可變的碼字長(zhǎng)度,以及在詞典中刪除老的綴 符串。 步驟 3:判斷 P+ C是否在詞典中 ( 1)如果“是”,則用 C擴(kuò)展 P, 即讓 P:=P+ C, 返回到步驟 2。 57 LZW編碼算法 步驟 1:將詞典初始化為包含所有可能的單字符,當(dāng)前前綴 P初始化為空。 56 LZW算法的詞典 LZW編碼器 (軟件編碼器或硬件編碼器 )就是通過管理這個(gè)詞典完成輸入與輸出之間的轉(zhuǎn)換。 即在編碼匹配時(shí),至少可以在詞典中找到長(zhǎng)度為 1的匹配串。 在編碼原理上, LZW與 LZ78相比有如下差別: LZW只輸出代表詞典中的字符串 (String)的碼字 (code word)。 ( 2)如果“否”,則 輸出與當(dāng)前前綴 P相對(duì)應(yīng)的碼字 W和當(dāng)前字符 C, 即( W, C); 將 P+ C添加到詞典中; 令 P:=空值,并返回到步驟 2 54 LZ78編碼舉例 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 字符 A B B C B C A B A 步驟 位置 詞典 輸出 1 1 A (0, A) 2 2 B (0, B) 3 3 BC (2, C) 4 5 BCA (3, A) 5 8 BA (2, A) 輸入數(shù)據(jù)流: 編碼過程: 55 LZW算法 1978年首次發(fā)表了介紹第二類詞典編碼算法的文章。 步驟 2:當(dāng)前字符 C:=字符流中的下一個(gè)字符。 ? LZ78編碼器的輸出是碼字 字符 (W,C)對(duì),每次輸出一對(duì)到碼字流中,與碼字 W相對(duì)應(yīng)的字符串(String)用字符 C進(jìn)行擴(kuò)展生成新的字符串 (String),然后添加到詞典中。 52 LZ78算法 ? LZ78的編碼思想是不斷地從字符流中提取新的字符串 (String), 通俗地理解為新“詞條”,然后用“代號(hào)”也就是碼字 (Code word)表示這個(gè)“詞條”。 51 第二類詞典編碼 ? 第二類算法的想法是企圖從輸入的數(shù)據(jù)中創(chuàng)建一個(gè)“短語(yǔ)詞典 (dictionary of the phrases)”, 這種短語(yǔ)可以是任意字符的組合。例如, PKZip, GZip, ARJ, LHArc和 ZOO等等,其差別僅僅是指針的長(zhǎng)短和窗口的大小等有所不同。 49 LZSS編碼舉例 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 字符 A A B B C B B A A B C 步驟 位置 匹配串 輸出 1 1 -- A 2 2 A A 3 3 -- B 4 4 B B 5 5 -- C 6 6 BB ( 3, 2) 7 8 AAB ( 7, 3) 8 11 C C 輸入數(shù)據(jù)流: 編碼過程 MIN_LEN =2 50 LZSS算法 ? 在相同的計(jì)算機(jī)環(huán)境
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