数字图像处理第11章活动图像编码北邮出版社200810课件.ppt

图像通信 《数字图像处理与图像通信》 朱秀昌 刘 峰 胡 栋 北京邮电大学出版社 第11章 活动图像编码 11.1 帧间预测编码 11.2 运动估计与运动补偿预测 11.3 混合编码 11.4 视频编码的国际标准简介 11.5 压缩视频的差错控制技术 1、对活动图像编码的要求 实时性 高效性 2、活动图像编码传输系统框图（后页） （注意此框图与静止图像系统差别） 标准数字电视：图像分辨率为720×576，采用MPEG-2标准建议，约 8 Mbps 的码率就可以达到演播室级的图像质量要求。 会议电视：图像分辨率为352×288，采用H.261建议，码率为P ×64 kbps，其中P =1,...,30。 数字影碟机等：图像分辨率为352×288，采用MPEG-1建议，码率为1.5Mbps，可达到VHS录像带图像质量。 ④ 可视电话：图像分辨率为176×144，采用 H.263 建议，码率为 64 kbps以下，能在现有模拟电话线上传送活动的彩色电视电话图像。 高清晰度电视：图像分辨率1920×1080，具有二倍于现有标准的水平和垂直清晰度，采用MPEG-2建议，码率约为20 Mbps。 复合编码 对于彩色视频信号进行压缩编码，总体上说有两种不同的编解码方案。一种是复合编码，它直接对复合视频信号进行取样和编码传输；另一种是分量编码，它首先把复合视频中的亮度和色度信号分离出来，然后分别进行数字化和编码传输。 5、活动图像压缩编码的两类方法 1）帧内编码： 变换编码 预测编码 2）帧间编码： 无运动补偿的差分脉码调制（DPCM） 有运动补偿的差分脉码调制（DPCM） 11.1.2 帧间预测的基本方法 如果图像中存在大量静止或缓变区域，可以采用： ① 场（帧）重复工作形式 ② 条件修补法 判断当前帧的某个像素值是否大于前一帧同一位置像素的复原值。 大于：把当前这个像素的值和位置信息传送到远端。 小于等于：认为当前这个像素相对静止，不用传输。 为了克服误差累计，对这种形式的像素采用定期刷新的方法。 H.261等标准对这种简单帧间编码模式做了如下修改： a.以子块为单位，取代单个像素编码，节省地址码 b.传送子块帧差，取代直接传送采样值 11.1.3 帧内、帧间编码的模式选择 a．帧内、帧间编码应用场合 b．判断准则 11.2 运动估计与运动补偿预测 11.2.1 运动补偿 简单的帧间预测（帧差FD）可以对于静止区域进行很好的预测， 但对于活动物体则效果很差。 解决方法：先估计出运动物体的相对位移，然后将两帧中的对应 区域进行预测，编码传输预测的误差部分。 运动补偿预测编码：考虑了对应区域的位移或运动的预测方式。 显然，帧间预测是运动补偿预测在运动矢量为零时的特殊情况。 运动补偿预测编码包括4个部分： 难 ① 静止、运动区域的划分 ② 运动估计（motion estimation） ③ 运动补偿（motion compensation） 易 ④ 对补偿后的预测信息编码，包括补偿后的位移帧差信号以及 运动矢量等编码。 11.2.2 基于块的运动补偿预测 问：为什么要采用基于块的运动补偿？ 答：因为把运动物体以整个形式分割出来是困难的，因此，采用基于块的运动补偿，即把图像划分为互不重叠的大小为NхN的块。 基于块的运动估计和运动补偿的一个基本假设：即块内所有像素具有相同（保证块的运动矢量就是块内所有像素的运动矢量）的平移（不考虑缩放、翻转等）运动。 运动补偿具体步骤：（共四步） ⒈ 把图像分成互不重叠的大小为NхN的块； ⒉ 对每个块做运动估计，得出运动矢量 D（dx,dy）； ⒊ 运动补偿预测，得到预测误差； ⒋ 将运动矢量以及预测误差编码发送，其中预测误差先DCT再量化后再进行熵编码（如Huffman编码）。 11.2.3 运动估计算法 块匹配 主要包括 像素递归法 ◆１、块匹配算法 （1）基本方法—全有哪些信誉好的足球投注网站算法 问：何为最相似？即块匹配采用什么准则衡量最相似 答：通常采用均方误差或绝对误差和作为准则。 常见的块匹配准则： a.均方误差（MSE）：