JPEG编码器1.ppt

JPEG 熵编码示例 DC=12(大小为4） AC=5(0/3)、-2(0/2)、2(1/2)、1(3/1)、-1(22/1)=(F/0)+(6/1) 100+101 01+01 11011+10 111010+1 11111111001+1111011+0 101 +1100 最终代码：1011100 100101 0101 1101110 1110101 1111111100111110110 1010 EOB JPEG编码器设计与实现 ◆ JPEG标准简介 ◆ JPEG编码系统的结构 ◆ JPEG编码系统各结构单元的工作原理 ◆ JPEG 熵编码的示例 JPEG标准简介 JPEG是国际标准化组织(ISO)于1991年制定的第一套静态图像压缩标准，也是在彩色、灰度、静止图像方面的第一个国际标准。 JPEG标准制定了针对连续色调、多级灰度、静止的数字图像的压缩编码方法。该标准基于离散余弦变换(DCT),在中高码率(0.25b/p)下对连续色调的静态灰度或彩色图像取得了较好的压缩性能。 JPEG标准简介 JPEG适用于任何种类的连续色调的图像，且长宽比不受限制，同时也不受限于景物内容、图像复杂度和统计特性等。它达到或接近当前压缩比和图像保真度的技术水平，能覆盖一个较宽的图像质量等级范围，能达到“很好”到“极好”的评估，与原始图像相比，人的视觉难以区分。 同时，JPEG的计算复杂度是可控制的，其软件可在各种CPU上完成，其算法也可用硬件实现。 JPEG标准简介 JPEG是一种适用范围非常广、通用性非常强的技术，其算法有四种操作方式。具体如下所述： ◆ 顺序编码 先把图像分量分成8×8大小的图像块，再按从左到右、从上到下的顺序对图像进行扫描和编码，其需要的缓冲条件最小，因而实现的费用最低。 JPEG标准简介 ◆ 累进编码 对图像由粗到细进行多次扫描和编码，使图像由粗糙到清晰的顺序重现。其适用于传输时间长、低速率的通讯频道上的人机交互。 JPEG标准简介 ◆ 无失真编码 使用无失真熵编码的方法，采用二维差分脉冲编码调制的技术，对邻近像素点间的差别进行编码，以保证解码后能完全精确地恢复源图像的采样值。其可处理较大范围的输入像素精度，压缩率低于有失真压缩的编码方法。 JPEG标准简介 ◆ 分层编码 以多种分辨率对图像进行编码，按照不同的要求，可获得不同分辨率和质量的图像。在信道传输率低且接收端显示器分辨率也不高的情况下，只需做低分辨率图像的解码，而不必解码高分辨率的图像。 JPEG编码系统的结构 JPEG编码系统各结构单元 由上页图可知，在JPEG的编码过程中，首先对输入图像进行色彩空间转换把图像从RGB变换到YCbCr，再把需处理的图像分量分成8×8大小的图像块，并对其做DCT变换。将DCT变换的数据按标准提供的量化表进行量化，再将经量化的数据送入熵编码器，根据标准规定熵编码方法和编码表说明，获得最终的编码数据。下面将分别介绍组成JPEG编码系统的各结构单元。 JPEG编码系统各结构单元 ◆ 色彩空间变换 由于人类视觉系统对光的亮度具有最强的分辨能力，而对色度的分辨率大约是对亮度分辨率的四分之一，因此在编码之前需先把输入图像从RGB变换到YCbCr。同时，由于JPEG采用Huffman熵编码技术，可处理有符号的数据，故通过对图像的亮度值减128来减小编码数据的幅值，从而减少编码的代码个数。其具体的变换表达式如下所示： JPEG编码系统各结构单元 ◆ 离散余弦正变换(FDCT) 可把FDCT看作一个谐波分析仪，其把8×8的图像块从空间域变换到频域，从而重新分配总量不变的图像能量，使其大量集中在零频和低频空间上，减小图像的相关性。这样，在编码中可分配大量比特数在零频和低频空间上，而少分配或不分配给高频空间，从而减少所需传送图像的比特数，达到压缩的目的。 其表达式如下所示： JPEG编码系统各结构单元 ◆ 量化 量化过程是用标准给出的量化表中的量化步长去除经DCT变换的频域系数，再进行四舍五入，以增加零系数的数目。通过这样的方法，可去掉图像 JPEG编码系统各结构单元 中相对不重要的表示图像细节的AC系数，从而减少了图像数据量，达到了压缩的目的。JPEG的标准量化表如下所示： 亮度