【正文】 PEG2標準 ? MPEG2規(guī)定了四種圖像的運動預(yù)測方式和補償方式，即基于幀的預(yù)測模式、基于場的預(yù)測模式、 16 8的運動補償以及雙場（ DualPrime）預(yù)測模式。選擇的標準的依據(jù)是幀的行間相關(guān)系數(shù)和場的行間相關(guān)系數(shù)的大小。 MPEG2在把宏塊數(shù)據(jù)分割為塊的時候，可以選擇按幀分割或按場分割，相應(yīng)地就可以在幀或場的模式下進行 DCT編碼，以便在不同的情況下適當(dāng)?shù)貙ψ訅K的空間冗余度加以利用，從而得到最佳的壓縮效果。表 MPEG2的型和級。 MPEG2在區(qū)別不同應(yīng)用的編碼參數(shù)上使用了所謂 Profile和 Level。 MPEG2的視頻編碼方案與 MPEG1相類似，在編碼比特流的分層次組織上也有類似的地方。 2022/2/14 MPEG標準 ? 視頻部分和 ITUT的 ，作為一個通用的編碼標準，它的應(yīng)用范圍更廣，既包括標準數(shù)字電視、高清晰度電視，也包括 MPEG1的工作范圍。 2022/2/14 MPEG標準 ? 2． MPEG2標準 ? MPEG2標準是 MPEG于 1995年推出的第二個國際標準，標準號是 ISO/IEC 13818，題目是通用的活動圖像及其伴音的編碼。對于大多數(shù)景物而言，在參考幀之間插入兩個 B幀比較適宜。 MPEG1可以在兩個參考幀 I幀和 P幀之間安排任意幅 B幀。編碼器可根據(jù)需要選擇圖像組的長度以及 I、 P、 B幀出現(xiàn)的頻率和位置。由若干相連的宏塊可以組成宏塊條層，并且設(shè)置同步標志，便于在解碼端實現(xiàn)重同步；由若干圖像幀可以組成圖像組層，形成便于隨機存取的單元；由若干圖像組可組成視頻序列，便于形成特定的視頻節(jié)目。如果編碼序列包括 B幀，則解碼后還應(yīng)按顯示順序重新排序后才能進行顯示。只要根據(jù)接收到的碼流的語義進行相應(yīng)的處理即可。子塊則是 DCT、量化以及 “ Z”字形掃描和 VLC編碼輸出的基本單元。宏塊是運動補償預(yù)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。如果用到 B幀，則編碼時必須對圖像的順序先進行調(diào)整，因為 B幀在預(yù)測時要利用它過去的 I幀和 P幀作為參考幀。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(jù)情況由設(shè)計者自行選用。在有 B幀時，要有兩個幀存儲器分別存儲過去和將來的兩個參考幀，以便進行雙向運動補償。在 D幀組成的序列中不含其它類型的圖。它需要用過去和將來的參考幀 I幀或 P幀進行運動補償，但是 B幀本身不能用作為預(yù)測參考幀。 ? P幀： 采用預(yù)測編碼的方法，利用過去的 I幀和 P幀進行運動補償預(yù)測，可以得到更有效的編碼。為此定義了四種編碼幀： I幀、 P幀、 B幀和 D幀。輸入的視頻信號必須是數(shù)字化的一個亮度信號和兩個色差信號（ Y， Cb ， Cr），經(jīng)過預(yù)處理和格式轉(zhuǎn)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。下面僅介紹視頻和系統(tǒng)部分。 ? 第五部分： 參考軟件。 ? 第三部分： MPEG1音頻，描述高質(zhì)量的音頻的編碼表示和高質(zhì)量音頻信號的解碼方法。 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(shù)據(jù)流與定時信息相結(jié)合，形成單一的復(fù)合流。 2022/2/14 MPEG標準 ? 1． MPEG1標準 ? MPEG1標準為 像及其伴音的編碼。 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。 1991年 11月提出了 。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。對于當(dāng)前子塊的 DC系數(shù)與上一塊的 DC系數(shù)之差值進行 VLC編碼壓縮數(shù)據(jù)，由于 DC分量是子塊的平均值，相鄰子塊間的相關(guān)性很強，同時，視覺上要求各子塊的平均灰度無明顯的跳躍，因此對 DC的差值作無失真的熵編碼是合適的。 88?2022/2/14 JPEG標準 ? （ 4） 對 DCT量化系數(shù)進行熵編碼，進一步壓縮碼率。利用這些閾值，在編碼率小于 1比特 /像素的條件下依然可以獲得非常好的圖像質(zhì)量。 ? （ 2）對各個子塊進行 DCT變換， ? （ 3）對所有的系數(shù)進行線性量化。編碼器對彩色圖像采用分量編碼。 ? 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 ? JPEG標準根據(jù)不同的應(yīng)用場合對圖像的壓縮要求提出了幾種不同的編、解碼方法，主要分為基本系統(tǒng)、擴展系統(tǒng)和信息保持型系統(tǒng)。 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(wù)是研究靜止圖像壓縮算法的國際標準。特別是圖像編碼，涉及到多媒體、數(shù)字電視、可視電話、會議電視等圖像傳輸方面的廣泛應(yīng)用，為此制定的國際標準極大地推動了圖像編碼技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 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 視頻圖像編碼簡介 ? 隨著計算機網(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。編碼過程實現(xiàn)圖像信息的壓縮。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。圖 。這些性質(zhì)都可以用于圖像數(shù)據(jù)壓縮。例如傅里葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等。因為在頻域中相關(guān)性明顯下降，能量主要集中于少數(shù)低頻分量系數(shù)上。 kkk fef??? ??kf? ke? kf?2022/2/14 圖像變換編碼基本原理 ? 圖像的變換編碼是利用某種變換將空間域里描述的圖像 ，變換為變換域中描述的 。 ke?ke?2022/2/14 有損預(yù)測編碼 ∑ 量 化 器 符 號 編 碼 器預(yù) 測 器∑輸 入 圖 像 壓 縮 圖 像ke ke?kf?kf?_符 號 解 碼 器預(yù) 測 器∑解 壓 縮 圖 像kf?kf?ke? 圖 有損預(yù)測編碼系統(tǒng) 2022/2/14 有損預(yù)測編碼 ? 解碼器的輸出表示為 ? 式中， 為過去預(yù)測值， 為量化誤差函數(shù)， 為解碼器的輸出。量化器的作用是將預(yù)測誤差映射到有限個輸出 中， 決定了有損預(yù)測編碼中的壓縮量和失真量。預(yù)測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)測編碼 ? 式中， 是 e的標準差。在二維線性預(yù)測編碼中，預(yù)測是對圖像從左向右，從上向下進行掃描時所掃描到的先前像素的函數(shù)。 ? 式中， m稱為線性預(yù)測器的階， R是舍入函數(shù)， ai是預(yù)測系數(shù)。 ? 在多數(shù)情況下，可以通過將個先前的像素進行線性組合得到預(yù)測值。利用解碼器，根據(jù)接收的變長碼字重建預(yù)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(yù)測編碼 ? 利用預(yù)測器，可以將對原始圖像序列的編碼轉(zhuǎn)換成對預(yù)測誤差的編碼。 2022/2/14 無損預(yù)測編碼 符 號 編 碼 器預(yù) 測 器符 號 解 碼 器預(yù) 測 器整 數(shù) 舍 入—輸 入 圖 像壓 縮 圖 像解 壓 圖 像??kfke? kf?kf?kf?圖 無損預(yù)測編碼系統(tǒng) 2022/2/14 無損預(yù)測編碼 ? 當(dāng)輸入圖像的像素序列逐個進入編碼器時，預(yù)測器根據(jù)若干個過去的輸入產(chǎn)生對當(dāng)前輸入像素的預(yù)測值，也稱為估計值。這里一個像素的新信息定義為該像素的當(dāng)前或現(xiàn)實值與它預(yù)測值的差值。 ? 至此，可獲得表 ，由表 農(nóng)編碼的平均碼字長度。 ? (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。 2022/2/14 ? 2．香農(nóng)編碼（ shannon coding） ? 香農(nóng)編碼的過程與哈夫曼編碼有些相似。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。 Huffman編碼 2022/2/14 Huffman編碼 ? 產(chǎn)生 Huffman編碼需要對原始數(shù)據(jù)掃描兩遍。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(fù)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。按照哈夫曼編碼算法就可以保證編碼正確，如圖 。 統(tǒng)計編碼技術(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(shù) 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(shù)據(jù)的壓縮。 2022/2/14 2022/2/14 ? 觀察符號序列，發(fā)現(xiàn) s0,s1,s2這三個符號出現(xiàn)的頻率比較大，其他符號出現(xiàn)的頻率比較小，如果采用一種編碼方案使得 s0,s1,s2的碼字短。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。用變長的碼來使冗余量達到最小。 基于字典的技術(shù) 2022/2/14 統(tǒng)計編碼技術(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)計編碼方法。然而，與 RLE不同的是，它在對文件進行編碼的同時，生成特定字符序列的表以及它們對應(yīng)的代碼 基于字典的技術(shù) 2022/2/14 ? LZW編碼的基本思想：在編碼過程中，將所遇到的字符串建立一個字符串表，表中的每個字符串都對應(yīng)一個索引，編碼時用該字符串在字串表中的索引來代替原始的數(shù)據(jù)串。它由