第2章多媒体信息压缩案例.ppt

小波变换 小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率改变的“时间-频率”窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。它的主要特点是通过变换能够充分突出问题某些方面的特征，能对时间（空间）频率的局部化分析，通过伸缩平移运算对信号（函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节， 图像压缩的基本方法 分形编码 分形图像编码是目前较有发展前途的图像编码方法之一, 也是目前研究较为广泛的编码方法之一。对其研究已有近十年的历史，其间，人们发现了它所具有的许多优点：比如，它突破以往熵压缩编码的界限，在编码过程中，采用了类似描述的方法，而解码是通过迭代完成的，且具有分辨率无关的解码特性等。 分形图像编码的思想最早由Barnsley和Sloan引入，将原始图像表示为图像空间中一系列压缩映射的吸引子。在此基础上，Jacquin设计了第一个实用的基于方块分割的分形图像编码器，他首先将原始图像分割为值域子块和定义域子块，对于每一个值域子块，寻找一个定义域子块和仿射变换（包括几何变换、对比度放缩和亮度平移）， 使变换后的定义域子块最佳逼近值域子块。随后Fisher等提出了四象限树编码方案，采用有效的分类技术，极大的提高了编码性能。随着几十种新算法和改进方案的问世，分形图像编码目前已形成了三个主要发展方向：加快分形的编解码速度、提高分形编码质量、分形序列图像编码。 2.3图像压缩编码及标准 图像压缩标准—JPEG JPEG算法被确定为JPEG国际标准，它是国际上彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准。 JPEG标准是一个适合范围广泛的通用标准。它不仅适于静图像的压缩，电视图像序列的帧内图像的压缩编码也常采用JPEG压缩标准。 JPEG编码的原理简化框图如下图所示： ? ? ? ? 压缩的图 象数据 表说明 表说明 编码器 ① 把图像分成8×8的块 ② DCT正变换 ③ 量化器 ④ 熵编码器 JPEG的工作原理如下图所示 恢复图像 信 道 DCT 变换 量化器 熵编码器 量化表 熵编码表 IDCT 逆变换 逆量化器 熵解码器 量化表 熵编码器 源图像 数据8?8块 首先把一幅图像（单色图像的灰度值或彩色图像的亮度分量、色差分量信号）分成8×8的块 离散余弦正变换（FDCT） 量化（查表） 熵编码（查表） 传输或存储 解码 逆量化 离散余弦逆变换（IDCT） 信息“熵”是信源随机变量的平均信息量；熵编码是无失真数据压缩编码，在编码过程中不丢失信息量，熵编码是建立在随机过程的统计特性基础上的。 什么是信息“熵” 和 熵编码？ 预测编码 变换编码 熵编码 JPEG标准采用了哪些混合编码方法？ 量化的基本原理 量化的作用是在图像质量或声音质量达到一定保真度的前提下，舍弃那些对视觉或听觉影响不大的信息。量化的过程是模拟信号到数字信号的映射。模拟量是连续量，而数字量是离散量，因此量化操作实质上是用有限的离散量代替无限的连续模拟量的多对一的映射操作。 量化的基本原理 量化概念主要来自于从模拟量到数字量的转换，即A/D转换，也就是通过采样把连续的模拟量离散化。量化过程预先设置一组判决电平和一组重建电平，各个判决电平覆盖一定的区间，所有判决电平将覆盖整个有效取值区间。量化时将模拟量的取样值同这些电平比较，若采样值幅度落在覆盖区间之上，则取这个量化级的代表值，称为码字。一个量化器只能取有限多个量化级，因此量化过程不可避免地存在量化误差。 量化器的设计要求 通常设计量化器有下述两种情况： （1）给定量化分层级数，满足量化误差最小。 （2）限定量化误差，确定分层级数，满足以尽量小的平均比特数，表示量化输出。 帧间预测编码（P119） 帧间预测编码技术的对象是序列图象。随着大规模集成电路技术的发展，已有可能把几帧的图象存起来作实时处理，利用帧间的时间相关性进一步消除图象信号的冗余度，提高压缩比。帧间编码的技术基础是预测技术。 2.3图像压缩编码及标准 JPEG2000标准 特色： （1）高压缩比（低比特率）。 （2）无损压缩。 （3）渐进传输。。 （4）感兴趣区域压缩。 （5）其他优点。 JPEG 2000是基于小波变换的图像压缩标准，由Joint Photographic Experts Group组织创建和维护。JPEG 2000通常被认为是未来取代JPEG（基于离散余弦变换）的下一代图像压缩标准。 JPEG2000的压缩比更高，而且不会产生原先的基于离散馀弦变换的JPEG标准产生的块状模糊瑕疵。JPEG2000同时支持有损压缩和无损压缩。另外，JP