第五章 静止图像数据压缩的国际标准
JPEG-静止图像压缩标准
JPEG－静止图像压缩标准国际标准化组织(ID)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合成立的专家组JPEG(Joint Photographic Experts Group)经过五年艰苦细致地工作后，于1991年3月提出了ISO CDIO918号建议草案:多灰度静止图像的数字压缩编码(通常简称为JPEG标准)。
这是一个适用于彩色和单色多灰度或连续色调静止数字图像的压缩标准。
它包括基于DPCM(差分脉冲编码调制、DCT(离散余弦变换)和Huffman编码的两个部分。
JPEG标准实际上有三个范畴:1)基本顺序过程Baseline Sequential processes) 实现有损图像压缩，重建图像质量达到人眼难以观察出来的要求。
采用的是8x8像素自适应DCT算法、量化及Huffman型的墒编码器。
2)基于DCT的扩展过程(Extended DCT Based Process) 使用累进工作方式，采用自适应算术编码过程。
3)无失真过程(Losslesss Process)采用预测编码及Huffman编码(或算术编码)，可保证重建图像数据与原始图像数据完全相同。
其中的基本顺序过程是JPEG最基本的压缩过程:符合JPEG标准的硬软件编码/解码器都必须支持和实现这个过程。
另两个过程是可选扩展，对一些特定的应用项目有很大实用价值。
(l)JPEG算法基本JPEG算法操作可分成以下三个步骤：通过离散余弦变换(DCT)去除数据冗余;使用量化表对以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;对量化后的DCT系数进行编码使其熵达到最小，熵编码采用Huffman 可变字长编码。
(2)离散余弦变换JPEG采用8x8子块的二维离散余弦变换算法。
在编码器的输入端，把原始图像(对彩色图像是每个颜色成分)顺序地分割成一系列8x8的子块。
在8x8图像块中，像素值一般变化较平缓，因此具有较低的空间频率。
专转本计算机第五章习题集
第五章数字媒体及应用测试题一、判断题1.Adobe Acrobat是一种流行的数字视频编辑器。
（____）2.ASF文件是由微软公司开发的一种流媒体，主要用于互联网上视频直播、视频点播和视频会议等。
（____）3.DVD与VCD相比其图像和声音的质量、容量均有了较大提高，DVD所采用的视频压缩编码标准是MPEG-2。
（____）4.GB18030是一种既保持与GB2312、GBK兼容，又有利于向UCS/Unicode过渡的汉字编码标准。
（____）5.GB2312国标字符集构成一个二维平面，它分为94行、94列，共有不到6000个简体汉字。
（____）6.GB2312国标字符集由三部分组成：第一部分是字母、数字和各种符号；第二部分为一级常用汉字；第三部分为二级常用汉字。
（____）7.GB2312国标字符集中的3000多个一级常用汉字是按偏旁部首排列的。
（____）8.GBK是我国继GB2312后发布的又一汉字编码标准，它不仅与GB2312标准保持兼容，而且还增加了包括繁体字在内的许多汉字和符号。
（____）9.UCS/Unicode汉字编码与GB2312-80、GBK标准以及GB18030标准都兼容。
（____）10.我国内地发布使用的汉字编码有多种，无论选用哪一种标准，每个汉字均用2字节进行编码。
（____）11.在计算机中不同字体(如宋体、仿宋、楷体、黑体等)的相同汉字其内码也不相同。
（____）12.汉字输入的编码有五笔输入法、拼音输入法等多种，使用不同的方法向计算机输入的同一个汉字，它们的内码是不同的。
（____）13.西方字符在计算机中通常采用ASCII码表示，每个字节存放1个字符。
（____）14.虽然标准.ASCII码是7位的编码，但由于字节是计算机中最基本的处理单位，故一般仍以一个字节来存放一个ASCII字符编码，每个字节中多余出来的一位（最高位）在计算机内部通常保持为0。
（____）15.光学字符识别，即OCR，是将纸介质上的印刷体文字符号自动识别后输入计算机并转换成编码文本的一种技术。
静态JPEG图像压缩标准
基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
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基于DCT的顺序编码模式
缺省的量化方式
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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。
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。
静态图像压缩标准
静态图像压缩标准静态图像压缩是数字图像处理中的重要技术，它可以减小图像文件的大小，从而节省存储空间和传输带宽。
在图像处理、网页设计、移动应用等领域都有着广泛的应用。
本文将介绍静态图像压缩的标准，包括JPEG、PNG和GIF等常见的压缩格式，以及它们的特点和应用场景。
JPEG压缩是最常见的图像压缩格式之一，它采用了一种有损压缩的算法，可以在一定程度上减小图像文件的大小，同时保持较高的图像质量。
JPEG压缩适用于照片、真彩色图像等复杂图像的压缩，但对于简单的图像或者带有文本、线条的图像，JPEG的压缩效果并不理想。
此外，JPEG压缩的图像文件在多次编辑和保存后会出现压缩失真的问题，因此在需要频繁编辑的图像上不宜使用JPEG格式。
PNG压缩是一种无损压缩的格式，它可以保持图像的原始质量，适用于简单图像、带有透明通道的图像以及需要频繁编辑的图像。
PNG格式的图像文件通常比JPEG格式的大，但在保持图像质量的同时，可以减小文件大小。
因此，PNG格式适用于需要保持图像质量的场景，比如网页设计、图像编辑等领域。
GIF压缩是一种特殊的压缩格式，它主要用于动画图像的压缩。
GIF格式采用了一种无损压缩的算法，可以将多幅图像合成为一个GIF动画文件。
GIF格式的图像文件通常比JPEG和PNG格式的小，适用于网页动画、表情包等场景。
除了上述几种常见的压缩格式外，还有一些新兴的压缩算法和格式，比如WebP、HEIC等，它们在一定程度上优化了图像压缩的效果和文件大小。
在选择图像压缩格式时，需要根据具体的应用场景和要求来进行选择，以达到最佳的压缩效果。
总的来说，静态图像压缩标准包括了JPEG、PNG、GIF等常见的压缩格式，它们各自有着不同的特点和适用场景。
在实际应用中，需要根据具体的需求来选择合适的压缩格式，以达到最佳的压缩效果和图像质量。
希望本文能够对静态图像压缩标准有所帮助，谢谢阅读！。
图像压缩的国际标准
图像压缩的国际标准图像压缩是数字图像处理中的重要技术，它通过减少图像文件的大小，从而节省存储空间和传输带宽。
随着数字图像在各个领域的广泛应用，图像压缩的国际标准也变得越来越重要。
本文将介绍图像压缩的国际标准，以及这些标准的作用和意义。
首先，图像压缩的国际标准主要由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）制定和管理。
ISO/IEC 10918-1是图像压缩的国际标准之一，它定义了一种被广泛使用的图像压缩算法——JPEG。
JPEG算法通过去除图像中的冗余信息和不可见细节，将图像压缩到较小的文件大小，同时保持图像的视觉质量。
这一标准的制定，使得不同厂商生产的设备和软件能够相互兼容，用户可以自由地在不同平台上使用和传输JPEG格式的图像。
其次，图像压缩的国际标准还包括了一些针对特定应用领域的标准。
比如，ISO/IEC 14495-1是针对无损图像压缩的国际标准，它定义了一种无损压缩算法——JPEG-LS。
与JPEG算法不同，JPEG-LS算法能够在不损失图像质量的前提下，将图像文件压缩到更小的尺寸。
这对于医学影像、卫星图像等对图像质量要求较高的领域来说，具有重要的意义。
除了JPEG和JPEG-LS，图像压缩的国际标准还涉及到了其他一些常见的压缩算法，比如PNG、GIF等。
这些标准的制定，不仅促进了图像压缩技术的发展和应用，也为用户提供了更多的选择和便利。
图像压缩的国际标准在实际应用中发挥着重要的作用。
首先，它为不同厂商和开发者提供了统一的规范和标准，使得他们能够更好地进行图像压缩技术的研发和应用。
其次，它为用户提供了更广泛的图像格式支持，使得用户能够更加灵活地处理和传输图像文件。
再次，它促进了图像压缩技术的国际交流与合作，推动了该领域的不断创新和进步。
总之，图像压缩的国际标准对于数字图像处理技术的发展和应用具有重要的意义。
它不仅规范了图像压缩技术的各个方面，也为用户提供了更好的体验和便利。
随着数字图像在各个领域的广泛应用，图像压缩的国际标准将继续发挥着重要的作用，推动着整个行业的发展和进步。
静态图像压缩标准
静态图像压缩标准静态图像压缩是指通过某种算法或技术对图像文件进行处理，以减小文件的体积，同时尽量保持图像质量的技术。
在数字图像处理领域，静态图像压缩是一项非常重要的技术，它涉及到图像文件的存储、传输和显示等方面。
本文将介绍静态图像压缩的标准，包括常见的压缩算法、压缩标准以及其应用。
一、静态图像压缩的基本原理。
静态图像压缩的基本原理是利用图像中的冗余信息和人眼对图像的感知特性，通过一定的算法将图像文件的体积减小，同时尽量保持图像质量。
常见的静态图像压缩算法包括JPEG、PNG、GIF等，它们都采用了不同的压缩原理和方法。
二、静态图像压缩的标准。
1. JPEG压缩标准。
JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种广泛应用的图像压缩标准，它采用了基于DCT（Discrete Cosine Transform）的压缩算法。
JPEG压缩标准在保持图像质量的同时，能够将图像文件的体积减小到较小的程度，适合用于存储和传输静态图像文件。
2. PNG压缩标准。
PNG（Portable Network Graphics）是一种无损压缩的图像格式，它采用了DEFLATE压缩算法。
相比于JPEG，PNG能够更好地保持图像的质量，但文件体积通常会更大一些。
PNG格式适合用于对图像质量要求较高的场景，如图像编辑和网页设计等领域。
3. GIF压缩标准。
GIF（Graphics Interchange Format）是一种支持动画的图像格式，它采用了LZW压缩算法。
GIF格式在保持图像质量的同时，能够实现较高的压缩比，适合用于制作简单的动画和图标等场景。
三、静态图像压缩标准的应用。
静态图像压缩标准在各个领域都有着广泛的应用。
在数字摄影、图像编辑和网页设计等领域，人们经常会用到JPEG和PNG格式的图像文件。
而在制作简单动画和图标时，GIF格式也是一种常见的选择。
总结。
静态图像压缩标准是数字图像处理领域中的重要技术，它通过一定的算法和方法，能够将图像文件的体积减小，同时尽量保持图像质量。
图像压缩的算法及其国际标准
静态图像压缩－DWT变换
二维DWT变换：
原始图像
列变换
行变换
三层DWT分解后的结果：
静态图像压缩－DWT变换
三层DWT分解的结果：
静态图像压缩－分形方法
自相似性：无论几何尺度怎样变化，物体 任何组成部分的形状都以某种方式与整体 相似。 关键在于引入了局部与全部相关去冗余的 思想。 压缩效率与物体本身性质有关。
有 损 压 缩
分形编码（Fractal） 矢量量化（Vector Quantization） 人工神经网络方法（ANN）
静态图像压缩－变换编码
K-L变换
变 换 编 码
离散余弦变换（DCT）
Gabor变换 小波变换（DWT）
静态图像压缩－K-L变换
K－L变换是最佳变换，将原始信号中相关 性很强的空域变换到相关性彻底去除 的变换域； 无快速算法而难以实现。
动态图像编码（Video Coding）
静态图像压缩
静 态 图 像 压 缩 无损压缩（Lossless Compression）
有损压缩（Lossy Compression）
静态图像压缩－无损压缩
差分脉冲调制方法（DPCM）
去除相关 无 损 压 缩 统计编码
分层内插法（HINT） 差分金字塔方法（DP） 多重自回归方法（MAR）
H.261： 第一个高效视频编码标准算法。图像编码的其他 几个国际标准（如JPEG、MPEG、CCIR723等）都是由它 演变而来的。 1984年12月，CCITT第15研究组成立了“可视电话编码专 家组”，并在1988年提出了视频编码器的H.261建议。它 的目标是P×64K（P=1～30）码率的视频编码标准，以 满足ISDN日益发展的需要。主要应用对象是视频会议的 图像传输。它的视频压缩算法必须能够实时操作，解码 延迟要短，当P=1或2时，只支持帧速率较小的可视电话， 当P>=6时，则可支持电视会议。 H.261建议的原理结构的要点是：采用运动补偿进行帧间 预测，以利用图像在时域的相关性；对帧间预测误差以 8×8或者16×16为宏块，进行DCT变换，以利用图像在 空域上的相关性；接着对DCT变换系数设置自适应量化 器，以利用人们的视觉特性；再采用Huffman熵编码，获 得压缩码流。
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（二）扩张处理 1.DCT是一种最基本的处理 2.原图像的采样精度为8bit或12bit 3. 顺序显示或累进显示 4.哈夫曼编码或算术编码。
（三）可逆处理 1.预测处理 2.原图像的采样精度为Nbit（2≤N≤16） 3.顺序显示 4.哈夫曼编码或算术编码。
二、JPEG算法中图像通信的要求
1.顺序显示与累进显示 以静止图像作为对象的图像通信有两种不 同的类型：硬拷贝通信与软拷贝通信 硬拷贝通信：指记录在纸上的图像通信； 软拷贝通信：指呈现在显示屏幕上的图像 通信 图像检索服务系统：将图像预置于图像数 据库中，根据用户的需要，可对图像数据 库的图像进行检索服务的系统。
硬拷贝通信中，图像通常是采取自上而下 逐行扫描的方式给予呈现---顺序显示， 特点是存储容量较少，呈现一幅完整的图 像所需时间较长，(a)
软拷贝通信---从图像库中检索信息时，希 望及时判断所检索的图像是否为所需的图 像，使用顺序显示是不合适的 累进显示：先给出一幅分辨率较低的轮廓 图像，它能及早地帮助用户了解图像的基 本内容，帮助用户进行判断，
四、JPEG算法的应用
1.彩色静止图像传送系统 2.简易会议系统 3.静止图像检索、图像数据库系统、电子 美术馆图书馆 4.远程监视系统 5.视盘 6.彩色电传
7.印刷图像的遥控鉴定装置 8.图像显示系统 9.数字写真传递系统 10.商品介绍、电视购物系统。
二、基本处理及扩张处理
DCT是一种用于图像压缩的高效编码方式 基本处理系统中必须具有支持DCT的编码和 解码功能 1.能处理精度为8bit的图像 2.能以顺序显示的方式呈现解码后的再生 图像 3.支持以哈夫曼编码实现熵编码。 JPEG算法中，扩张功能的代表是累进显示 功能，以及多种可选择功能。
三、各种编码处理的功能比较
第五章 静止图像数据 压缩的国际标准
第一节 JPEG简介
一、JPEG
1.JPEG是joint photographic expert group 联合影像专家小组的缩写 2.用于静止图像数据压缩的编码算法为 JPEG算法 3.JPEG算法是一种用于静止图像压缩的国 际标准 4.JPEG的应用有效地促进了静止的选择
1.图像编码的压缩比较高，必将给图像带 来一定的失真 2.图像质量要求高，压缩编码的压缩比较 低 3.JPEG可以允许用户对图像质量进行选择
第二节 JPEG算法概述
一、JPEG压缩
1.DCT：基于离散余弦变换的压缩方式，是 一种不可逆的有失真编码，并可进一步分 为：具有基本功能的基本处理（DCT基本系 统）；具有扩张功能的扩张处理（DCT扩张 系统） 2.DPCM：基于二维空间的差分脉冲代码调 制的压缩方式，是一种可逆的无失真编码。