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图像压缩编码标准欢迎来到图像压缩编码标准课程。本课程将介绍图像和视频压缩的基本原理、常用算法和主要标准。

什么是图像压缩1定义图像压缩是减少数字图像所需存储空间的过程。2原理通过去除冗余信息和不重要细节来实现。3目标在保持可接受图像质量的同时，最小化文件大小。

图像压缩的目的和应用节省存储空间减少图像文件大小，提高存储效率。加快传输速度缩短网络传输时间，提升用户体验。移动设备优化适应移动设备有限的存储和带宽。

无损压缩和有损压缩无损压缩保留所有原始数据，可完全恢复。适用于文本和医学图像。有损压缩删除部分数据，无法完全恢复。适用于照片和视频，可达到更高压缩比。

无损压缩算法游程编码压缩连续重复的数据。熵编码基于数据概率分布进行编码。字典编码用短码替换重复出现的数据模式。

游程编码(Run-LengthEncoding,RLE)1原理用值+重复次数替代连续重复的数据。2示例AAAABBBCCC编码为4A3B3C。3应用适用于简单图形和图标，如传真图像。

熵编码定义基于数据出现概率进行编码的方法。原理频繁出现的符号用短码表示，罕见符号用长码表示。效果减少整体数据量，实现压缩。

哈夫曼编码1构建哈夫曼树2分配二进制码3编码数据4解码数据哈夫曼编码是一种常用的熵编码方法，通过构建二叉树来分配变长编码。

算术编码1初始化区间2细分区间3选择子区间4输出编码算术编码将整个消息编码为区间内的一个数，通常比哈夫曼编码更有效。

有损压缩算法量化减少数据精度，如颜色深度降低。变换编码将图像转换到频域，如DCT变换。预测编码编码像素值与预测值的差异。

量化(Quantization)1定义级别确定量化的精度级别。2映射值将原始值映射到最近的量化级别。3编码使用较少的位数表示量化后的值。4解码解码时，使用量化级别的中心值近似原始值。

变换编码空间域到频域将图像从空间域转换到频域，集中能量到少数系数。常用变换离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)等。

离散余弦变换(DCT)原理将图像分解为不同频率的余弦函数。特点能量集中在低频区域，便于压缩。应用JPEG标准的核心技术。

JPEG标准1发布1992年由联合图像专家组(JPEG)制定。2特点基于DCT的有损压缩，支持可调压缩比。3应用广泛用于数码相机、网络图像等。

JPEG编码流程颜色空间转换RGB转YCbCrDCT变换8x8块DCT量化频率系数量化熵编码Huffman或算术编码

JPEG量化和熵编码量化使用量化表对DCT系数进行量化，丢弃高频信息。熵编码对量化后的系数进行zigzag扫描，然后进行熵编码。

JPEG文件格式文件头包含JPEG标识符和文件信息。量化表存储用于解码的量化矩阵。Huffman表包含用于解码的Huffman编码表。压缩数据存储实际的压缩图像数据。

小结:JPEG的优缺点优点高压缩比广泛支持可调压缩级别缺点有损压缩不适合文本图像高压缩时出现块状伪影

视频压缩算法空间冗余利用帧内像素相关性。时间冗余利用帧间相似性。编码冗余利用统计特性进行编码。

帧间编码1原理利用相邻帧之间的相似性进行压缩。2方法编码当前帧与参考帧之间的差异。3优势大幅减少数据量，提高压缩效率。

运动补偿运动估计寻找当前块在参考帧中的最佳匹配。运动向量记录最佳匹配块的位置偏移。残差编码编码预测块与实际块的差异。

H.26x标准1H.2611988年，用于视频会议。2H.2631995年，改进低比特率性能。3H.264/AVC2003年，大幅提高压缩效率。4H.265/HEVC2013年，进一步提高压缩率。

MPEG标准定义运动图像专家组(MPEG)制定的一系列视频压缩标准。特点结合了图像压缩和音频压缩技术。应用广泛用于数字电视、DVD、流媒体等领域。

MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4MPEG-11993年，用于VCD，比特率1.5Mbps。MPEG-21995年，用于DVD和数字电视，支持高分辨率。MPEG-41998年，支持低比特率，适用于流媒体和移动设备。

帧类型:I帧、P帧和B帧I帧帧内编码，独立解码的关键帧。P帧前向预测帧，依赖前面的I帧或P帧。B帧双向预测帧，依赖前后的I帧或P帧。

视频编码性能评估1压缩比压缩前后文件大小的比值。2比特率每秒传输的比特数。3质量评估包括客观指标和主观指标。4编码速度实时性能的重要指标。

客观指标:PSNR定义峰值信噪比，衡量重建图像与原始图像的相似度。计算基于均方误差(MSE)计算。单位分贝(dB)，值越高表示质量越好。

主观指标:MOS1定义评分标准2选择测试者3进行主观评测4统计分析结果平均意见分数(MOS)是一种常用的主观质量评估方法，通过人眼直接评价视频质量。

视频编码未来发展趋势更高效率追求更高的压缩比。智能编码利