第9章图像压缩标准1.ppt
第 9 章 图像压缩标准(1),内容,静止图像压缩编码标准JPEG静止图像压缩编码标准JPEG2000,一、静止图象压缩编码标准JPEG(ISO/IEC 10918),引 言,JPEG应满足下列需求：可处理各种连续色调的彩色（黑白）图象算法先进，图象质量可达“very good/excellent”压缩比及图象质量可选择（控制）（以CCIR601型测试图像为例，JPEG算法能达到的典型压缩比率为24:1,几乎没有视觉效果上的差异）复杂度适中（软件方面，不到1000行的程序即可实现基本系统；硬件方面，专用芯片能实现JPEG算法）算法是完全对称的,JPEG标准的划分,4种编码模式：lossless encoding modeDCT_based sequential encodingDCT_based progressive encodingDCT_based hierarchical encoding3种技术层次(按算法的复杂性):基本系统（Baseline System)扩展系统（Extended System,提供二进制算术编码）专用无损失系统（Independent System）。,JPEG无损编码模式,效果无失真压缩比为23倍8种预测公式适用于不同类型图象,预测公式(JPEG),预测值=A*Xa+B*Xb+C*Xc Mode ABC 0 00 01 10 0 2 01 03 00 14 11-15 10.5-0.56 0.51-0.57 00.5 0,基于DCT的顺序编码,JPEG顺序编码基本流程,预处理和FDCT,将RGB颜色空间转换为YCbCr空间把每个图象分量均划分为若干8*8的子块变换前,需对象素值进行电平偏移,即0,2P-1-2P-1,2P-1-1变换后,得到的F(u,v)其动态范围是:-2P+2-1,2P+2-1,颜色转换,Y=(77/256)*R+(150/256)*G+(29/256)*BCr=(131/256)*R-(110/256)*G-(21/256)*B+128Cb=-(44/256)*R-(87/256)*G+(131/256)*B+128,量化表16 11 10 16 24 40 51 61 17 18 24 47 99 99 99 9912 12 14 19 26 58 60 55 18 21 26 66 99 99 99 9914 13 16 24 40 57 69 56 24 26 56 99 99 99 99 9914 17 22 29 51 87 80 62 47 66 99 99 99 99 99 9918 22 37 56 68 109 103 77 99 99 99 99 99 99 99 9924 35 55 64 81 104 113 92 99 99 99 99 99 99 99 9949 64 78 87 103 121 120 101 99 99 99 99 99 99 99 9972 92 95 98 112 100 103 99 99 99 99 99 99 99 99 99,DCT系数的量化,量化处理(其中,Q(u,v)=Q*V(u,v),Q越小，CR越低，图像质量越好),量化示例1,逆量化示例1,量化示例2,逆量化示例2,直流系数DCi的处理,FQ(0,0)是子图象块的直流系数,一幅图象的所有直流系数使用DPCM编码,即:DCi=DCi+1-DCi 如果直流系数是150，155，149，152，144，则差分后的结果为：150，5，-6，3，-8,交流系数AC的处理,将FQ(u,v)按“Z”字形排成一个一维数组 ZZ(1.63)：,4x4子图像块编码实例,交(直)流系数的VLI编码,对ZZ(1.63)中的“0”进行游程编码,从而产生如下一串符号对：,150，5，-6，3，-8,符号1的Huffman编码,直流系数符号1的Huffman码表 亮度分量 色度分量SSSS 码长 代码 码长 代码 0 2 00 2 00 1 3 010 2 01 2 3 011 2 10 3 3 100 3 110 4 3 101 4 1110 5 3 110 5 11110 6 4 1110 6 111110 7 5 11110 7 1111110 8 6 111110 8 11111110 9 7 1111110 9 111111110 10 8 11111110 10 1111111110 11 9 111111110 11 11111111110交流系数符号1的Huffman码表（略）,JPEG压缩编码过程图解,Examples,Errors:,4.DCT_based 累进编码,10 9 8 7 6 5 1,0 1 2 63,FDCT,Q,Encropycoder,(缓冲器),频谱选择法,连续逼近法,DCT系数,位序号,AC系数,n,1,子图像块,Examples of Progressive JPEG,5.DCT_based 层次编码,5.DCT_based 层次编码,目的:高分辨率图像在任意分辨率设备上输出(scalable).算法：1.把原始图象分辨率逐级降低(subsampling)，得到一组分辨率由低到高的图象;2.把分辨率最低的图象进行JPEG压缩编码;3.解码，重建该图象。然后用插值方法提高其分辨率，作为高一级分辨率原始图象的预测图象;4.求出预测图象与相应原始图象的差值图象，对差值图象进行JPEG压缩编码;5.重复3和4，直到达到原始图象最高分辨率为止.,JPEG文件格式,JPEG的压缩比与图象质量,压缩比(CR)CR=原始图象的数据量/压缩后图象的数据量压缩后图象象素的比特数=原始图象象素的比特数/CR压缩比的控制(Q因子)量化矩阵 Qu,v=(Q/50)*Vu,vQ越小，CR越低，图象质量越好；Q越大，CR越高，图象质量越差,JPEG的压缩比与图象质量,图象质量(8bits/pel的彩色图象经JPEG压缩处理后的质量效果)压缩比(CR)bits/pel 效果 1632倍 0.250.5 中等好，能满足应用要求 1016倍 0.50.75 好很好，能满足多数用要求 510倍 0.81.6 极好，能满足大多数要求 25倍 1.64 几乎无失真,例,高质量55KB,中高质量15KB,中等质量8KB,中低质量6KB,低质量5KB,
