静止图像编码
合集下载
静态图像压缩JPEG2000标准
4) JPEG2000能方便的实现对码流的随机存取与处理，保证位错误的鲁棒性。
5) JPEG2000支持所谓的感兴趣区域特性，你可以任意指定图像上你感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部份先解压缩，这样我们就可以很方便的突出图片中的重点进行浏览。
(3)JPEG2000图片的压缩
目前有很多公司、机构提供了JPEG2000的压缩工具及编解码器。主要有LuraWave SmartCompress Freeware for Windows、Elecard Wavelet Image Compressor等。其中以LuraTech的LuraWave SmartCompress 及相应编码器生成的LuraWave（lwf）格式最有名。
2. JPEG2000标准
随着多媒体应用领域的激增，传统JPEG压缩技术已无法满足人们对多媒体图像资料的要求。因此，更高压缩率以及更多新功能的新一代静态图像压缩技术 JPEG 2000 随之诞生。
JPEG2000标准同样由JPEG 组织负责制定。自1997年3月开始筹划，于2000年3月出台。其标准号为ISO 15444。
(1)JPEG标准的组成部分
JPEG标准包括基于DPCM（差分脉冲编码调制）的无损压缩编码，基于DCT（离散余弦变换）和Fuffman编码的有损压缩算法两个部分。前者不会产生失真，但压缩比很小；后一种算法进行图像压缩信息虽有损失，但压缩比可以很大，例如压缩20倍左右时，人眼基本上看不出失真。目前我们对JPEG标准的应用主要是步骤
JPEG算法操作可分成以下三个基本步骤：
1) 通过离散余弦变换（DCT）去除数据冗余。
2) 使用量化表对DCT系数进行量化，量化表是根据人类视觉系统和压缩图像类型的特点进行优化的量化系数矩阵。
静态JPEG图像压缩标准
35
基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
36
基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
37
基于DCT的顺序编码模式
DC系数和AC系数的编码方式
DCT变换后，能量集中在左上角。 由于两个相邻的8×8子块的DC系数相差很小，
采用DPCM对直流(DC)系数单独编码。 其它63个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。 问题: 如何排列这63个系数？
数据压缩的分类
1、按照压缩内容 分为音频数据压缩、静态图像数据压缩、视频数据压
缩和其他数据文件压缩等四种类型。 2、按照压缩方式
分为对称压缩和非对称压缩两种类型。
3、按照压缩效果 分为有损压缩与无损压缩两种类型。普通数据文件，
一般采用无损压缩，对于冗余度较小的图像，需要采用 有损压缩。
4、按照算法思想
• JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特 性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视觉的 冗余信息和数据本身的冗余信息。压缩编码大致分 成以下3个步骤：
1. 正向离散余弦变换(Forward Discrete Cosine Transform, FDCT) 把空间域表示的图像变换成频率域表示的图像。
处理数组 （数据压缩）
存放到数组 （seek、get）
原理
JPEG背景
JPEG(Joint Photographic Experts Group) 由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个图像专家小 组 负责制定静态的数字图像数据 压缩编码标准
JPEG 标准 该专家组开发的算法称为JPEG算法 JPEG 已经成为国际上通用图像的标准
对于YUV图像: 对于ＹＵＶ采用不同的分辨率, 对每个不同分量的可以采用不同的量化参数和 熵编码表。
基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
36
基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
37
基于DCT的顺序编码模式
DC系数和AC系数的编码方式
DCT变换后，能量集中在左上角。 由于两个相邻的8×8子块的DC系数相差很小，
采用DPCM对直流(DC)系数单独编码。 其它63个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。 问题: 如何排列这63个系数？
数据压缩的分类
1、按照压缩内容 分为音频数据压缩、静态图像数据压缩、视频数据压
缩和其他数据文件压缩等四种类型。 2、按照压缩方式
分为对称压缩和非对称压缩两种类型。
3、按照压缩效果 分为有损压缩与无损压缩两种类型。普通数据文件，
一般采用无损压缩，对于冗余度较小的图像，需要采用 有损压缩。
4、按照算法思想
• JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特 性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视觉的 冗余信息和数据本身的冗余信息。压缩编码大致分 成以下3个步骤：
1. 正向离散余弦变换(Forward Discrete Cosine Transform, FDCT) 把空间域表示的图像变换成频率域表示的图像。
处理数组 （数据压缩）
存放到数组 （seek、get）
原理
JPEG背景
JPEG(Joint Photographic Experts Group) 由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个图像专家小 组 负责制定静态的数字图像数据 压缩编码标准
JPEG 标准 该专家组开发的算法称为JPEG算法 JPEG 已经成为国际上通用图像的标准
对于YUV图像: 对于ＹＵＶ采用不同的分辨率, 对每个不同分量的可以采用不同的量化参数和 熵编码表。
静止图像编码方法
述 了静 止 图 像 压 缩 编 码 的 特 征 以 及 其 优 越 性 。
Ｊ Ｅ 里 要对 数据 进 行压 缩 ，首 先要做 一 次 Ｄ Ｔ变换 。 ＰＧ Ｃ Ｄ Ｔ是 将 图 像 信 号 在频 率 域 上 进 行 变 换 ，分 离 出高 频 和 低 频 信 Ｃ
息 的处 理 过 程 。 然 后再 对 图像 的 高 频 部 分 （即 图像 细节 ）进 行
系 数 使 用 一 维 前值 预 测 ，即 用 前 一 个 子 块 的 ＤＣ 系 数预 测 当前 子 块 的 ＤＣ 系数 ，而 后 将 预 测 误 差 进 行 熵 编 码 ；对 于 其 余 ６ ３ 个 交 流 系 数则 用 Ｚｉ—ｚ ｇ “ ” 字 形 扫 描转 换 成 一 维 序 列 ，构 ｇ ａ 之
（ 化 步 长 ） 行 均 匀 量 化 （ 性 量 化 ） 实现 图像 数 据 的实 际 量 进 线 ， 压 缩 。Ｊ Ｅ 建 议 中没 有指 定 缺 省 的量 化 表 。 应 用 程 序 可 以 根 Ｐ Ｇ 据 图像 的性 质 、显 示设 备 和 观 察 条 件 等 因 素设 定 量 化表 的值 。 在 量 化 之 后 ，Ｄ Ｔ系 数还 要 经 过 两 种 数 据 变 换 。 以适 应 于 Ｃ 用 熵 编 码 进 一 步 压 缩 数码 率 的 要 求 ，如 图 １所 示 。其 中 对 Ｄ Ｃ
关 ■ 调 ： 多 媒 体 ； 图 像 编 码 ； 图 像 压 缩 ； Ｊ ＥＧ； Ｐ
Ｊ ＥＧ－Ｌ Ｐ Ｓ；Ｊ ＥＧ２ ０ Ｐ ００
引 言
Ｊ Ｅ （ ｏｎ Ｐ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ ｐｅｔ ｏｕ ）是 一 个 由 国 Ｐ Ｇ Ｊ ｉｔ ｈ ｔ ｇ ａ ｈｃ Ｅｘ ｒ Ｇｒ ｐ ｓ
个 点 为一 个 单 位 处 理 的 。所 以 如 果 原 始 图 片 的长 宽不 是 ８的 倍 数 。都 需 要 先 补 成 ８的 倍 数 ， 以 便 一 块 块 地 处 理 。 另 外 ，Ｃ 、 ｒ Ｃｂ都 是 ２×２记 录 一 次 。所 以 大 多 数 情 况 ，是 需 要 补 成 １ ６×
Ｊ Ｅ 里 要对 数据 进 行压 缩 ，首 先要做 一 次 Ｄ Ｔ变换 。 ＰＧ Ｃ Ｄ Ｔ是 将 图 像 信 号 在频 率 域 上 进 行 变 换 ，分 离 出高 频 和 低 频 信 Ｃ
息 的处 理 过 程 。 然 后再 对 图像 的 高 频 部 分 （即 图像 细节 ）进 行
系 数 使 用 一 维 前值 预 测 ，即 用 前 一 个 子 块 的 ＤＣ 系 数预 测 当前 子 块 的 ＤＣ 系数 ，而 后 将 预 测 误 差 进 行 熵 编 码 ；对 于 其 余 ６ ３ 个 交 流 系 数则 用 Ｚｉ—ｚ ｇ “ ” 字 形 扫 描转 换 成 一 维 序 列 ，构 ｇ ａ 之
（ 化 步 长 ） 行 均 匀 量 化 （ 性 量 化 ） 实现 图像 数 据 的实 际 量 进 线 ， 压 缩 。Ｊ Ｅ 建 议 中没 有指 定 缺 省 的量 化 表 。 应 用 程 序 可 以 根 Ｐ Ｇ 据 图像 的性 质 、显 示设 备 和 观 察 条 件 等 因 素设 定 量 化表 的值 。 在 量 化 之 后 ，Ｄ Ｔ系 数还 要 经 过 两 种 数 据 变 换 。 以适 应 于 Ｃ 用 熵 编 码 进 一 步 压 缩 数码 率 的 要 求 ，如 图 １所 示 。其 中 对 Ｄ Ｃ
关 ■ 调 ： 多 媒 体 ； 图 像 编 码 ； 图 像 压 缩 ； Ｊ ＥＧ； Ｐ
Ｊ ＥＧ－Ｌ Ｐ Ｓ；Ｊ ＥＧ２ ０ Ｐ ００
引 言
Ｊ Ｅ （ ｏｎ Ｐ ｏ ｏ ｒ ｐ ｉ ｐｅｔ ｏｕ ）是 一 个 由 国 Ｐ Ｇ Ｊ ｉｔ ｈ ｔ ｇ ａ ｈｃ Ｅｘ ｒ Ｇｒ ｐ ｓ
个 点 为一 个 单 位 处 理 的 。所 以 如 果 原 始 图 片 的长 宽不 是 ８的 倍 数 。都 需 要 先 补 成 ８的 倍 数 ， 以 便 一 块 块 地 处 理 。 另 外 ，Ｃ 、 ｒ Ｃｂ都 是 ２×２记 录 一 次 。所 以 大 多 数 情 况 ，是 需 要 补 成 １ ６×
MJPEG
MJPEGMJPEG-MJPEG概述MJPEG英文全称是为\，是一种视频编码格式，通常中文可以翻译为“运动静止图像压缩技术”或者“运动图像逐帧压缩技术”。
MJPEG被广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像处理，把运动的视频序列作为连续的静止图像来处理，这种压缩方式单独完整地压缩每一帧，在编辑过程中可随机存储每一帧，可进行精确到帧的编辑，此外M-JPEG的压缩和解压缩是对称的，可由相同的硬件和软件实现。
但M-JPEG只对帧内的空间冗余进行压缩。
不对帧间的时间冗余进行压缩，故压缩效率不高。
采用M-JPEG数字压缩格式，当压缩比7:1时，可提供相当于BetecamSP质量图像的节目。
MotionJPEG技术常用于闭合电路的电视摄像机的模拟视频信号“翻译”成视频流，并存储在硬盘上。
典型的应用如数字视频记录器等。
MJPEG不像MPEG，不使用帧间编码，因此用一个非线性编辑器就很容易编辑。
MJPEG的压缩算法与MPEG一脉相承，功能很强大，能发送高质图片，生成完全动画视频等。
但相应地，MJPEG对带宽的要求也很高，相当于T-1，MJPEG信息是存储在数字媒体中的庞然大物，需要大量的存储空间以满足如今多数用户的需求。
因此从另一个角度说，在某些条件下，MJPEG也许是效率最低的编码/解码器之一。
MJPEG-MJPEG的应用MJPEG可以压缩图像传输地带宽的要求，从而能在有限的网络资源支持下将更丰富和清晰的画面以字节信号线、的形式迅速地传送至播放端，并被良好完整的重新还原出来。
因此，MJPGE一般长被适用于公共场所或者企业的录像监控和远程监控，也被经常用于家庭或者短途距离的无线侦测。
其具体应用场合包括：1、远程宝护神、无线婴幼儿监护2、家庭、企业、银行、码头、仓库防盗3、设备智能启动、自动触发门禁4、交通、铁路等违规拍摄和记录5、教学取样、实验室数据无人值守采集6、保育、医疗、养老等护理机构和场所的监控报警M-JPEG与MPEG4比较MJPEG的主要缺点是压缩效率低，MJPEG算法是根据每一帧图像的内容进行压缩，而不是根据相邻帧图像之间的差异来进行压缩，因此造成了大量冗余信息被重复存储，存储占用的空间大到每帧8~15K字节，最好也只能做到每帧3K字节，但如果因此而采用高压缩比则视频质量会严重降低。
图像视频编码的国际标准以及每种图像和视频编码的技术特点
H.261是ITU-T针对可视电话和会议电视、窄带ISDN等要求实时编解码和低延时应用提出的一个编码标准。该标准包含的比特率为p*64Kbit/s，其中p是一个整数，取值范围为1～30，对应比特率为64Kbit/s～92Mbit/s。
6、H.261
H.261标准大体上分为两种编码模式：帧内模式和帧间模式。对于缓和运动的人头肩像，帧间编码模式将占主导位置；而对画面切换频繁或运动剧烈的序列图像，则帧间编码模式要频繁地向帧内编码模式切换。
1）输入/输出图像彩色分量之比可以是4∶2∶0，4∶2∶2，4∶4∶4。
2）输入/输出图像格式不限定。
3）可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。
4）在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，并可给出传输上不同等级的优先级。
JPEG-2000另一个极其重要的优点就是感兴趣区（ROI，Region Of Interest）特性。用户在处理的图像中可以指定感兴趣区，对这些区域进行压缩时可以指定特定的压缩质量，或在恢复时指定特定的解压缩要求，这给人们带来了极大的方便。在有些情况下，图像中只有一小块区域对用户是有用的，对这些区域采用高压缩比。在保证不丢失重要信息的同时，又能有效地压缩数据量，这就是感兴趣区的编码方案所采取的压缩策略。基于感兴趣区压缩方法的优点，在于它结合了接收方对压缩的主观要求，实现了交互式压缩。
JEPG对图像的压缩有很大的伸缩性，图像质量与比特率的关系如下：
a)15～20比特/像素：与原始图像基本没有区别（transparent quality）。
b)075～15比特/像素：极好（excellent quality），满足大多数应用。
c)05～075比特/像素：好至很好（good to very good quality），满足多数应用。
jpeg压缩编码标准
JPEG压缩编码标准是国际标准化组织（ISO）和CCITT联合制定的静态图像的压缩编码标准。
它主要采用预测编码、离散余弦变换以及熵编码的联合编码方式，以去除冗余的图像和彩色数据，属于有损压缩格式。
JPEG压缩编码标准是面向连续色调静止图像的压缩编码标准，具有较高的压缩比，是目前静态图像中压缩比最高的。
它能够将图像压缩在很小的储存空间，一定程度上会造成图像数据的损伤。
JPEG压缩编码标准有多种类型，包括标准JPEG格式、渐进式JPEG格式和JPEG2000格式。
其中，标准JPEG格式在网页下载时只能由上而下依序显示图像，直到图像资料全部下载完毕，才能看到图像全貌；渐进式JPEG格式在网页下载时，先呈现出图像的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容；JPEG2000格式是新一代的影像压缩法，压缩品质更高，并可改善在无线传输时，常因信号不稳造成马赛克现象及位置错乱的情况，改善传输的品质。
总之，JPEG压缩编码标准是一种广泛应用于图像处理领域的压缩编码标准，具有较高的压缩比和多种类型，能够满足不同应用场景的需求。
基于静止图像的小波图像编码
形 成 的各个 子带 的分布 示意 图 。
２ ２ 小 波 图像 编 码 特 性 ．
论 研究 和应 用技术 Ｅ臻成 熟 ， 目前静 止 图像压 缩新 的 ｌ
国 际标 准 Ｊ Ｅ ０ ０正 是 考 虑 了小 波 变 换 的 良好 特 Ｐ Ｇ ２０
性 ，因此采 用 了小 波变换 来代 替传统 的余 弦变 换 。
④ 低频模 糊 子 图像具有 很强 的相 关性 ， 平子 图 水
像在水 平方 向相关 系数 大 ，而垂 直方 向小 ；垂 直子 图 像在水 平方 向相关 系数 小 ，而垂 直方 向大 ；斜 方 向子 示 图像编码 （ ＭＲｗＤ， 即ｍｏｐ ｏｏ ｉ ｌ ｅ ｒｓｎａｉｎ ｒ ｈ ｌｇｃ ｐｅｅ ｔｔ ａｒ ｏ ｏ ｖ ｌ ａａ ｆ ｗａ ｅｅ ｄ ｔ）方法 。 Ｅ Ｗ 和 Ｓ Ｉ ｔ 与 Ｚ Ｐ ＨＴ不 同，Ｅ Ｗ Ｚ
Ｈ ｏ ｉｇ ｕＹ ｎ
李国民
ＬｉＧ ｕｏ ｉ ｍ ｎ
（ 安 科 技 学 院通 信 工 程 系 西 安 ７０ ５ ） 西 １ ０ ４
（ ｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｏ Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｍｍ ｕ ｉ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｃ ｎ ｃ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ．Ｘｉ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｘｉ ｎ ７ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ａ ｏ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｔ Ｓ ， １ ０ ４ ｈｎ ） ａ
给出 了用 于 信号 分 析 和重 构 的 Ｍａｌｔ 式 快 速 小 波 ｌ 塔 ａ
变换 算法口 。 ｊ ’
③ 能 量 主要集 中在低频 子 图像 ， 各层 的低通直 流 分 量相 等 ，各带 通分量 均 为零 ；
所 谓 Ｍａｌｔ ｌ 塔式快 速小 波变换 算法 ，就是 将一 幅 ａ 图 像 经 过 二 维小 波 变 换 分解 为 一 系列 不 同尺 度 （ 频
２ ２ 小 波 图像 编 码 特 性 ．
论 研究 和应 用技术 Ｅ臻成 熟 ， 目前静 止 图像压 缩新 的 ｌ
国 际标 准 Ｊ Ｅ ０ ０正 是 考 虑 了小 波 变 换 的 良好 特 Ｐ Ｇ ２０
性 ，因此采 用 了小 波变换 来代 替传统 的余 弦变 换 。
④ 低频模 糊 子 图像具有 很强 的相 关性 ， 平子 图 水
像在水 平方 向相关 系数 大 ，而垂 直方 向小 ；垂 直子 图 像在水 平方 向相关 系数 小 ，而垂 直方 向大 ；斜 方 向子 示 图像编码 （ ＭＲｗＤ， 即ｍｏｐ ｏｏ ｉ ｌ ｅ ｒｓｎａｉｎ ｒ ｈ ｌｇｃ ｐｅｅ ｔｔ ａｒ ｏ ｏ ｖ ｌ ａａ ｆ ｗａ ｅｅ ｄ ｔ）方法 。 Ｅ Ｗ 和 Ｓ Ｉ ｔ 与 Ｚ Ｐ ＨＴ不 同，Ｅ Ｗ Ｚ
Ｈ ｏ ｉｇ ｕＹ ｎ
李国民
ＬｉＧ ｕｏ ｉ ｍ ｎ
（ 安 科 技 学 院通 信 工 程 系 西 安 ７０ ５ ） 西 １ ０ ４
（ ｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｏ Ｄ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｍｍ ｕ ｉ ｔ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｃ ｎ ｃ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ．Ｘｉ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｘｉ ｎ ７ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ａ ｏ ｎ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｔ Ｓ ， １ ０ ４ ｈｎ ） ａ
给出 了用 于 信号 分 析 和重 构 的 Ｍａｌｔ 式 快 速 小 波 ｌ 塔 ａ
变换 算法口 。 ｊ ’
③ 能 量 主要集 中在低频 子 图像 ， 各层 的低通直 流 分 量相 等 ，各带 通分量 均 为零 ；
所 谓 Ｍａｌｔ ｌ 塔式快 速小 波变换 算法 ，就是 将一 幅 ａ 图 像 经 过 二 维小 波 变 换 分解 为 一 系列 不 同尺 度 （ 频
基于小波变换的静止图像快速编码算法
算 法如下 ：
＝
计算 中 只用 到变量 代换 。注意 。 波与采 样率 指 滤
标 ｍ 没有任何 关系 。换 句话 ． 无论从 哪层 尺度空 间 出 发 ， 法都 一样 。此外 ， 算 投影 ＋ 和 ＋ 分 。 一 。 一
别是低通和带通 ，所 以 和 分别是低通滤波器和带
二
—ｍｊ ∑（ 】
＊ ｉ ｌ Ｖ ＝
四
（ ７ｌ
－ －
期
Ｍ Ｄ Ｒ Ｃ Ｍ Ｕ Ｅ Ｏ Ｅ Ｎ Ｏ ＰＴＲ 。 ８
维普资讯
图 形 图像
３ 熵编 码
熵 编码 基本 原理 是 为 出现机 率较 高 的符 号指 定 较短 的字 码 （ ｏ ｅＷｏｄ ． Ｃ ｄ ｒ ） 然后 把 较长 的 字码 指 定给 较少 出现 的符 号。 文所使用 的 自适应 算术编 码器基 本 于文献【】 建。为 系数类 型编 码 （ ３构 非叶子 节点 和叶 子 节点 的情况分 开 ） 和重要 系数幅 值编码输 出的符号 分 别 建立编码 模型 ， 每个概 率模型 中包 括各符 号的 频率 计数． 它们表 明该模 型中各符 号 的概 率分 布 。在 编码 和解码 的开始 。用均匀概 率分 布来进 行初始 化模 型 。 在编解码 时 ， 先按原 模型 中的概率分 布来进 行算 术编 码或解 码 ． 然后将每 个 出现 的符号所 对应 的模 型 中的 频 率计 数 加 １ 从 而得 到 新 的模 型 ， 。 同时 为所 有 频 率 计 数 的和设 置最 大值 ， 当模 型更 新 后 ， 如果 频率 计 数 的 和超过 了该 最大 值 。则将 所有 的 频率 计数 都 除 以 ２ 以避免 由于累 积值过大 而导致溢 出 。 。
表 ２ 灰 度 Ｂ ｒａａ图像 嫡码 时间 Ｔ ｍｅ ｓｃ 比较 ａｂｒ ｉ （ｅ ）
＝
计算 中 只用 到变量 代换 。注意 。 波与采 样率 指 滤
标 ｍ 没有任何 关系 。换 句话 ． 无论从 哪层 尺度空 间 出 发 ， 法都 一样 。此外 ， 算 投影 ＋ 和 ＋ 分 。 一 。 一
别是低通和带通 ，所 以 和 分别是低通滤波器和带
二
—ｍｊ ∑（ 】
＊ ｉ ｌ Ｖ ＝
四
（ ７ｌ
－ －
期
Ｍ Ｄ Ｒ Ｃ Ｍ Ｕ Ｅ Ｏ Ｅ Ｎ Ｏ ＰＴＲ 。 ８
维普资讯
图 形 图像
３ 熵编 码
熵 编码 基本 原理 是 为 出现机 率较 高 的符 号指 定 较短 的字 码 （ ｏ ｅＷｏｄ ． Ｃ ｄ ｒ ） 然后 把 较长 的 字码 指 定给 较少 出现 的符 号。 文所使用 的 自适应 算术编 码器基 本 于文献【】 建。为 系数类 型编 码 （ ３构 非叶子 节点 和叶 子 节点 的情况分 开 ） 和重要 系数幅 值编码输 出的符号 分 别 建立编码 模型 ， 每个概 率模型 中包 括各符 号的 频率 计数． 它们表 明该模 型中各符 号 的概 率分 布 。在 编码 和解码 的开始 。用均匀概 率分 布来进 行初始 化模 型 。 在编解码 时 ， 先按原 模型 中的概率分 布来进 行算 术编 码或解 码 ． 然后将每 个 出现 的符号所 对应 的模 型 中的 频 率计 数 加 １ 从 而得 到 新 的模 型 ， 。 同时 为所 有 频 率 计 数 的和设 置最 大值 ， 当模 型更 新 后 ， 如果 频率 计 数 的 和超过 了该 最大 值 。则将 所有 的 频率 计数 都 除 以 ２ 以避免 由于累 积值过大 而导致溢 出 。 。
表 ２ 灰 度 Ｂ ｒａａ图像 嫡码 时间 Ｔ ｍｅ ｓｃ 比较 ａｂｒ ｉ （ｅ ）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§2.2 可逆编码
图1 可逆编解码过程
§2.3 不可逆编码
图2 不可逆编解码过程
第3章 静止图像编码的国际标准
§3.1 JPEG标准
1．JPEG 算法的主要计算步骤
(1)颜色转换。 (2)正向离散余弦变换(FDCT )。 (3)量化(quantization )。 (4)“Z”字形编码(zigzag scan )。 (5)使用差分脉冲编码调制(DPCM )对直流系数(DC )进行编码。 (6) 使用行程长度编码(run—length encoding，RLE)对交流 系数(AC )进行编码。 (7)熵编码(entropy coding )。
ห้องสมุดไป่ตู้
意义
随着多媒体技术的发展， 图像压缩技术不但要求有较高的压缩性能， 而且还要求有新的特征来满足一些特殊的要求。连续色调图像静止图像的 压缩编码的3个国际标准已经应用于广泛的领域中， 包括因特网、数码相 机、打印机和扫描设备等。图像压缩在现代多媒体通信中处于核心地位， 并且压缩的图像可证明为代表当今因特网通信量中的主导资源。
第2章.静止图像编码方法分类
§2.1 静止图像编码方法分类
按照技术原理、应用背景、功能以及用户的要求不同 图像数据压缩的方法可以大致分为两大类：可逆编码和不 可逆编码。可逆编码有时也被称为信息非丢失型编码，同 样，不可逆编码有时也被称为信息丢失型编码。所谓可逆 编码是指编码后的数据在解码以后可以完全的复原为原图 像，而不可逆编码的编码后的数据，在解码以后所复原的 图像与原图像有一定的可以被容忍的误差。
I1=dct2(I)；％对I进行二维DCT，返回的I1包含DCT系数 I2=idct2(I1)；％求二维DCF逆变换，重构图像 subplot(2，2，1)；imshow(I)；
subplot(2，2，2)；imshow(I2)；
subplot(2，2，3)；imshow(I1)； subplot(2，2，4)；imshow(abs(I-I2))；
2．JPEG图像压缩编码图
图3
JPEG图像压缩国际标准编码器基本系统框图
§3.2 JPEG2000标准
1.JPEG2000的编码过程：
<1>把原图像分解成各个成分（亮度信号和色度信号）。 <2>把图像和它的各个成分分解成矩形图像片。图像片是原始图 像 和重建图像 的基本处理单元。 <3>对每个图像片实施小波变换。 <4>对分解后的小波系数进行量化并组成矩形的编码块（codeblock）。 <5>对在编码块中的系数“位平面”熵编码。 <6>为使码流具有容错性，在码流中添加相应的标识符（Maker）。 <7>可选的文件格式用来描述图像和它的各个成分的意义。
论文的结构和主要内容 第一部分：绪论 第二部分：静止图像编码方法分类 第三部分：静止图像编码的国际标准 第四部分：静止图像编码的MATLAB实现 第五部分：总结
第1章.绪论
图像编码的发展至今已走过了半个多世纪的历 程，迄今为止，国际标准化组织和国际电联已经制 定了适用于不同类型图像的压缩编码标准。例如对 于简单的二值图像压缩标准，由早期用于三类传真 机G3和四类传真机G4,发展到新的JBIG、JBG2标准 等；对于数字视频的压缩标准有H.261、H.263、 H.264、MPEG-1/2/3/4等对于连续色调静止图像压 缩标准有JPEG、JPEG-LS、JPEG2000等， 这些国际 标准和建议的制定满足了不同类型数字图像传输的 应用要求。
2.
JPEG2000图像压缩编码图
图4
JPEG2000基本编码模块组成
第4章 静止图像编码的MATLAB实现 §4.1 JPEG图像压缩编码算法的MATLAB 实现
该方法出发点是对整幅图像进行DCT变换,主要应用 MATLAB的图像处理工具箱中的基于FFT的有大量输入的快速 算法进行处理的dct2函数。具体程序实现： RGB=imread(‘NBA.tif’)；％从内存中读取TIF格式的真彩 色图像 I=rgb2gray(RGB); ％将真彩色图像RGB转换为灰度级亮度 图像I I= im2double(I)；％将I变换为双精度格式
静止图像编码的背景及意义
背景
静止图像编码作为重要的信息处理技术已经从理论层面走向了应 用，许多应用场合均采用了静止图像编码技术。随着应用的急切需要， 静止图像编码技术也不断地更新，成为研究热点之一。当前的研究主 要方向包括对编码理论的研究以期获得更优秀的算法，以及对如何设 计实现满足应用要求的高效编码器等方面。由此可见，静止图像编码 己不仅仅停留在理论方法的研究，同时也针对具体地实现技术进行深 入研究。
结论
本文通过对静止图像的编码方法进行分类与介绍可知可逆编码一般 是基于信息熵原理的。不可逆编码的技术原理是多样的，有基于线性预 测原理的预测编码，有基于正交变换原理的正交变换编码，有基于向量 量化原理的向量量化编码，有基于分层处理的分层编码，有基于频带分 割处理原理的频带分割编码，还有基于知识的结构分析编码。 而对于静止图像编码的国际标准中的JPEG标准和JPEG2000标 准，在一些低复杂程度的应用中，JPEG2000不可能代替JPEG，因 为JPEG2000的算法复杂度不能满足这些领域的要求。但是，对于有 较好的图像质量、较低的比特率或者是一些特性的要求(渐进传输和感 兴趣区域编码等)时JPEG2000将是最好的选择。