基于JPEG的固定背景视频压缩算法研究
基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究
基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究摘要：JPEG2000是一种新型图像压缩算法，它采用离散小波变换和熵编码技术、支持透明度和无限次缩放等优越性能，不过因为计算复杂性大，它一直未得到广泛应用。
为了解决这个问题，本文采用机器学习算法优化JPEG2000压缩算法，提高其实用性和效率。
1. 引言图像数据量巨大，需要大量的存储空间和传输带宽。
为了减小图像数据的存储空间和传输带宽，图像压缩技术应运而生。
目前，JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种最常用的图像压缩算法，它利用DCT（Discrete Cosine Transform）将图像空间域转换成频域，再采用量化和熵编码技术实现压缩。
JPEG算法有诸多不足，比如严重的失真、不支持透明度等问题。
为了解决这些问题，JPEG2000压缩算法应运而生。
JPEG2000是一种新型的图像压缩算法，它在技术上有多大的提升呢？首先，不同于JPEG算法中的DCT，JPEG2000采用了离散小波变换（DWT）技术。
这种技术通过对图像进行多尺度分解，将图像分成多个低频子带和高频子带，达到了更高的压缩比。
其次，对于图像某些区域，要求保持高质量的细节信息。
JPEG算法采用固定剪切量的量化方法，而JPEG2000算法采用无损或可逆的位平面技术，对不同区域的信息进行动态量化，从而保留更多的细节信息。
然而，由于其计算复杂度大，JPEG2000压缩算法并未得到广泛应用。
如何优化JPEG2000压缩算法，提高其实用性和效率，是目前的热门研究领域。
2. 机器学习机器学习是人工智能领域的一个重要分支，它是指让机器从数据中学习，实现自我优化和智能化的过程。
机器学习分为有监督学习、无监督学习和半监督学习三种方法。
其中，有监督学习常用于分类、回归和聚类等问题，无监督学习常用于降维和聚类等问题，半监督学习则是两者的融合。
3. 基于机器学习的JPEG2000图像压缩算法研究为了优化JPEG2000压缩算法，本文探索了基于机器学习的方法。
深切研究了MJPEG视频紧缩算法,阐述了算法实现进程,并设计出基于
深切研究了MJPEG视频紧缩算法，论述了算法实现进程，并设计出基于Android操作系统的3G电话网络摄像机客户端软件。
本系统通过实地安装与测试达到了预期效果，冲破了传统网络摄像机客户端固定地域的限制，有良好的应用前景。
1 系统硬件组成与网络架构摄像机硬件核心采用三星公司推出的基于ARM9架构的S3C2440A芯片，该处置器主频达到400 MHz能够知足实时紧缩，MJPEG视频流能够达到320×240分辨率25 fps的性能要求。
外围搭配64 MB SDRAM、256 MBNAND Flash，网络功能由DM9000以太网MAC控制芯片负责，摄像头模块由USB控制器控制，系统供电由3片LM71117组成，别离输出3.3 V、1.8 V、1.25 V电压，辅助外围接口组成摄像机硬件结构。
S3C2440A系统硬件框图如图1所示。
网络摄像机是互联网上的TCP/IP设备，系统网络拓扑图如图2所示。
其中在家庭区域内按照安防的特点在大门走廊、客厅内、阳台区域别离布置摄像机，再由网线连接到路由器，配置路由器参数映射每一个摄像机独立端口与IP地址，即完成Internet接入。
远端由固定位置的PC机，移动位置的3G笔记本和随身携带的3G Android电话组成，PC性能够通过WEB阅读器访问与控制网络摄像机，Android电话通过客户端实现实时访问。
2 系统软件设计2.1 网络摄像机软件设计搭建摄像机需要Linux系统环境，首先移植Bootloader，对Linux 2.6.32内核进行裁剪，加载Linux UVC(USB video device class)驱动及相关驱动，将编译好的Linux系统镜像烧写到ARM板Nand Flash中，对Bootloader没置启动引导地址，即完成软件运行环境搭建。
分析网络摄像机性能需求与拓展性，须满足下列条件：◆视频监控实时性;◆支持多客户端同时连接;◆图像识别算法或预留接口;◆功能模块化知足后期开发可扩展。
JPEG压缩算法研究
图 １ Ｊ Ｅ 压 缩 过 程 ＰＧ
Ｙ３ ： Ｙ４ ： Ｙｓ ： Ｙ６ ： ＹＴ ：
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１ 颜 色 模 式 转 换 及 采 样
Ｒ Ｂ是最 常用 的表 示颜 色 的方 式 ． Ｅ Ｇ Ｊ Ｇ采用 的 Ｐ 是 Ｙ ｂ ｒ 彩系统 。 Ｊ Ｅ ＣＣ 色 用 Ｐ Ｇ压缩算 法处理全 彩色 图 像 ．得先把 Ｒ Ｂ颜色模式 图像数据转 换为 ＹＣ Ｃ 颜 Ｇ ｂｒ 色模式 的数据 。 Ｙ ｂ ｒ 在 Ｃ Ｃ 色彩 系统 中 Ｙ代表亮度 ．ｂ Ｃ
Ｙ、 ｂ和 Ｃ 成 份 的 数 据 取 样 比例 。 Ｃ ｒ ３个
传 输带宽来解 决问题显 然不合适 ． 图像压缩 技术是 图
２ ＤＣ 变换 Ｔ
； 要 ； 乏
像存储 和 图像 传输必不 可少 的技术 。
为 了更好 的 理解 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ压 缩 算 法 ．下 面将 阐述 ＪＥ Ｐ Ｇ图像 压缩过 程 。Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ图像压 缩包 括 ４个 过程 ： 颜 色模式 变换及 采样 、 Ｃ Ｄ Ｔ变 换 、 量化 和编码 ， 图 １ 如
维普资讯
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竺 竺
ＪＥ Ｐ Ｇ压 缩算法研 究
刘 炎 火
（ 集美轻 工业学 校 。 门 ３ １２ ） 厦 ６ ０ ２
摘
要 ：多媒 体 是 信 息 化 时代 的 重要 组 成 部 分 ， 像 是 多 媒 体 中 最 主 要 的 表 现 形 式 之 一 ， 了 图 为 更 好 地 实 现 信 息 化 ． 必 然 有 大 量 的 图 像 需 要 在 网络 中 存 储 转 发 。 了提 高 网络 的 运 就 为
所 示
Ｄ Ｔ变 换的全称 是离散余 弦变换 ． Ｃ 是指将 一组光
强数 据转换成频 率数据 ．以便 得知强度 变化 的情形 。 若对 高频 的 数据 做些修 饰 ．再转 回原来 形式ｙ的数据 ｙ ｙ ｙ ｙ ｙ
JPEG图像压缩实验_百度文库.
JPEG 静态图像压缩实验指导书一、实验目的1. 了解多媒体通信中图像压缩技术2. 熟悉 JPEG 图像压缩编码过程3. 掌握二维 DCT 变换算法二、实验原理JPEG(Joint Photographic Experts Group 是一个由 ISO 和 ITU-T 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, 这个专家组开发的算法称为 JPEG 算法,并且成为国际上通用的标准。
JPEG 是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准, 既可用于灰度图像又可用于彩色图像。
JPEG 不仅适于静止图像的压缩,电视图像的帧内图像的压缩编码,也常采用此算法。
JPEG 标准定义了多种工作模式, 其中最基本的是基于 8×8块的 DCT 顺序编码,将一帧图像分为 8×8的块,然后按照从左至右、自上而下的顺序,对块进行 DCT 、量化和熵编码。
其编、解码框图如下:图 1 基于 DCT 的顺序编码框图DCT 解码器图 2 基于 DCT 的顺序解压缩框图JPEG 压缩编码算法的主要计算步骤:1 正向离散余弦变换 (FDCT。
2 量化 (quantization。
3 Z 字形编码 (zigzag scan。
4 使用差分脉冲编码调制 (differential pulse code modulation, DPCM 对直流系数(DC进行编码。
5 使用行程长度编码 (run-length encoding, RLE 对交流系数 (AC进行编码。
6 熵编码 (entropy coding。
三、实验内容按照上述压缩过程实现一幅图像的压缩,生成符合 JPEG 标准的图像文件 JPEG 图像编码流程如下:图 3 JPEG 图像编码流程1. DCT 变换对 8×8的图像数据块进行二维 DCT 的变换, 把能量集中在少数几个系数上,从而达到数据压缩的目的。
:DCT 变换公式 :DCT 反变换公式:其中:二维 DCT 变换可以分解为行和列的一维 DCT 变换的组合运算, 也可将 8×8的块分为更小的子块,直接对二维数据进行 2维快速余弦变换。
基于JPEG压缩编码的数据压缩算法的研究与实现
基于JPEG压缩编码的数据压缩算法的研究与实现摘要JPEG压缩方法由于其较高的压缩比和理想的压缩效果，是目前应用最广泛的图像压缩方法。
它采用一种特殊的有损压缩算法，将不易被人眼察觉的图像颜色删除，从而能够将图像压缩在很小的储存空间。
JPEG压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据，在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像，换句话说，就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像品质。
本文对JPEG图像压缩方法进行了基本介绍，包括它的发展历史，现阶段的研究情况，压缩原理等。
其中重点介绍了哈夫曼编码和游程编码的基本原理和在JPEG 压缩编码算法中的具体应用，以及以变换编码方法为例，介绍了离散余弦变换（DCT）的基本过程。
最后介绍了用VC++编写JPEG压缩程序所涉及到的几个基本模块，从而实现了BMP图像和JPEG图像的相互转换，这也是最主要的编程思想和依据。
关键词：图像压缩，JPEG，DCT，哈夫曼编码，行程编码ABSTRACTJPEG compression is the most widely used image compression method because of its higher compression ratio and ideal compression effect. It uses a special lossy compression algorithm and deletes colors of images that is not detected easily by human eye, thus images can be compressed in a small storage space. JPEG compression technology is very advanced, it is used lossy compression methods to remove redundant image data. Thus, high compression ratios can be got, at the same time, a very rich and vivid images can be displayed, in other words, it is possible to get better image quality with the least disk space.The paper introduces the JPEG compression algorithm firstly, including its history and the basic situation of this stage, compression principle, and so on. Referring to the JPEG compression method, the paper focuses on the basic tenets of Huffman coding and run-length coding and their specific application in JPEG compression algorithm. To transform coding method as an example, it introduces the discrete cosine transform (DCT) the basic process. Finally, Using the VC + +, it involves several basic modules of JPEG compression process and realizes the BMP images and JPEG image conversion, which is the most important ideological basis for programming.KEY WORDS：Image compression, JPEG, DCT, Huffman coding, run-length coding第一章绪论1.1 图像压缩的意义人类社会已经进入信息时代了，在这个时代，人们每天都可以通过各种手段（如PDA、网络、电视、广播等等）获得大量的信息，而信息的本质，就要求交流和传播，在有必要的时候还要进行储存。
基于DSP的JPEG视频压缩系统的实现
基于DSP的JPEG视频压缩系统的实现
1 引言
随着网络和多媒体技术的发展，视觉通信的重要性和需求急剧增加，如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视频通信等。
这些视觉信息内涵丰富，但数据量大，必须压缩数据。
但采用多种方法压缩图像数据，其数据量仍然巨大，这就对计算机处理速度、传输介质、传输方法和存储介质提出较高要求。
因此，数据压缩作为数据图像处理的关键技术之一，对研究图像压缩编码技术具有重要价值。
嵌入式微处理器中，DSP具有灵活、高速、便于嵌入式应用等优点，特别适合复杂算法处理的应用。
数字视频图像压缩系统利用DSP作为其嵌入式平台，充分发挥其性能优势，较好地提高编码效率，满足图像实时处理需要。
因此，这里介绍一种基于TMS320VC5509A型DSP的视频压缩系统。
2 静止图像的压缩编码标准JPEG
JPEG(Joint Photographic Experts Group)是由国际标准化组织(ISO)提出面向静止图像编码的标准，其处理方法依次使用离散余弦变换、量化、Z行扫描、游程编码和不变字长编码。
JPEG算法定义了以下4种运行模式：
(1)基于DCT顺序型模式按照从左到右、从上到下的顺序对图像进行扫描
和编码，称为基本系统。
(2)基于DCT递增模式按照从粗到细的顺序对一幅图像进行编码，适用于传输时间长、用户喜欢图像从粗糙到清晰的场合。
(3)无失真编码模式保证重建图像与原始图像完全相同。
(4)分层编码采用各种分辨率对图像进行编码。
该系统采用基本系统模式。
图1是JPEG的编码框图。
基于JPEG标准的静态图像压缩算法概述
2.2 离散余弦变换（DCT）
离散余弦变换（discrete cosine transform）简称 DCT，是指将一组光强数据转化为频率 数据，以便得知强度变换的情形。
2.2.1 对 YCbCr 各分量分成 8×8 的图像块 对 Y，Cb，Cr 分别做 DCT 变换，把整个分量图像分成 8×8 的图像块，如果原始图片的
cos16代表dct变换后矩阵内某个数值的坐标位置位置上dct变换后的频率系数经过dct变换后的矩阵数据自然数为频率系数这些系数以dc其余的63个频率系数则多半是一些接近于的正负浮点数一概称之为ac23量化quantization量化的作用是在保持一定图像质量的前提下丢弃图像中对视觉效果影响不大的信息就是减少非值系数的数目
JPEG 算法流程如图 1 所示。
JPEG 压缩算法基本过程可分为如下几个步骤实现。 ● 颜色模式转化及取样。 ● 离散余弦变换（DCT）。
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● 量化（quantization）。 ● Z 字形编码(zigzag scan)。 ● 使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。 ● 使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。 ● 熵编码(entropy coding)。
经过 DCT 变换后的矩阵数据自然数为频率系数，这些系数以 F (0,0) 的值最大，称为
DC，其余的 63 个频率系数则多半是一些接近于 0 的正负浮点数，一概称之为 AC。
2.3 量化（quantization）
量化的作用是在保持一定图像质量的前提下，丢弃图像中对视觉效果影响不大的信息， 就是减少非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目。量化是图像下降的最主要原因[3]。
2.1 颜色模式转化及取样
一种新的固定背景视频压缩算法
但是，这类压缩技术主要是针对运动视频而设计的，当应用 于 固定背景视频时，由于忽略了固定背景这一特性，会产生大 量 的冗余数据。本文在现有ＪＰＥＧ 静止图 像 压 缩 标 准［３］的 基 础
图１ ＪＰＥＧ 编码器处理步骤
上，提出了 一 种 新 的 固 定 背 景 视 频 压 缩 算 法 。 ＭＡＴＬＡＢ 仿
对量化后的 ＤＣＴ 系数 进 行 熵 编 码。 解 压 缩 的 处 理 步 骤 为 压 缩编码的逆过程。
Байду номын сангаас
这类视频的例子有：室 内 监 控 视 频、工 业 现 场 参 数 监 测 视 频、
计算机屏幕录像视 频 等。 目 前，主 要 采 用 现 有 的 较 流 行 的 视 频 压 缩 标 准 如 ＭＰＥＧ４ 和 Ｈ．２６４［１，２］对 这 类 视 频 进 行 压 缩 。
ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｄａｔａ ｖｏｌｕｍｅ ｂｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＸＯＲ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｒａｍｅｓ ａｆｔｅｒ ｌｏｓｓｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ＭＡＴ－ ＬＡＢ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ ＦＰＧＡ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｃｏｍｐｏ－ ｓｉｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｂｒｉｎｇ ｉｎ ｅｖｉｄｅｎｔ ｎｏｉｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ｈａｒｄｗａｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｆｉｘｅｄ－ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｖｉｄｅｏ，Ｃｏｍｐｒｅｓｓ，ＪＰＥＧ，ＤＣＴ，Ｅｎｔｒｏｐｙ ｅｎｃｏｄｉｎｇ，ＦＰＧＡ
ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）标 准 在 目 前 的 静 止 图 像 压 缩 领 域 广 泛 使 用 ，其 优 点 是 具 有 较 高 的 压 缩 比 ，且 算法复杂度相对较低［４］。图１和图 ２ 为 ＪＰＥＧ 编 码 器 和 解 码 器的处理步骤。图１的源图像数据为 ＹＣｒＣｂ格 式 的 位 图，如 果待压缩 的 图 像 为 其 它 格 式 的 图 像，则 需 要 先 将 其 转 换 为 ＹＣｒＣｂ格式的位 图 后 才 能 进 行 压 缩 。 压 缩 编 码 大 致 分 为 以
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频中只有少 量的非背景 部分 在发生 变化 。我们将 这类 视频 称为 固定背景视频０ ３ － 。在实际应用 中，固定背景 视频 的例 ２ 子还有很多。 目前 ，对该类 视频压 缩方 法的研究 主要 还是 采用较流行 的多媒 体视 频压缩 标准 ，如 ＭＰ Ｇ４和 Ｈ．６ Ｅ ２４
１ ＪＥ Ｐ Ｇ静 止 图像 压缩 标准
Ｐ ＥＮＧ ａ ｇ，ＺＨＯＮＧ ｕ Ｑｉｎ Ｊｎ
（ ｌ ｇ ｆＥｌｃｒｃａ ｄＩ ｆ ｒ ａｉｎ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ，Ｓｃ ｕ ｎ Ｕｎｖ ｒｉｙ Ｃｏｌ ｅｏ ｅ ｔｉ ｎ ｎ ｏｍ ｔ ｇｎ ｅｉ ｅ ｏ ｎ ｉｈ ａ ｉｅ ｓｔ ，Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ５，Ｃｈｎ ） ｅ ｇ ｕ６ ０ ６ ｉａ
ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｗｉ ｈ ｔ ｒ ｄ ＤＣＴ ｏ ｆｉｉｎ ｆ ｔ ｅ ｆ ｒ ｍｏ ｔｆ ａ ｅ ａ ｔ ｒ Ｉ Ｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ａ ｉｎ Ｆｉａ ｌ ｐ ｒ ｔ ｔ ｔ ｅ ｓｏ ｅ ｏ ｈ ｃ ｅ ｆ ｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｆｅ Ｘ３ ｔａ ｓｏ ｍａ ｉ ｎ ｕ ｎ ｉ ｔ ． ｎ ｌ ｃ ｏ ｚ ｏ ｙ，ｅ ｔ ｏ ｙ ｎ ｒｐ ｃ ｄ ｎ ｓ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｌ ｗｅ ｒ ｍｅ ．Ｂ ｓ ｇ ｔ ｉ ａｇ ｒｔ ｍ ｎ ２ ４ ｖ ｄ ｏ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｏ ｐ ｅ ｓｔ ｅ ｓ ｍｅ ｏ ｉ ｇ ｉ ｒ ｃ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅｆ ｌ ｏ ｄ ｆａ ｓ ｙ ｕ ｉ ｈ ｓ ｌ ｏ ｉ ｎ ｈ ａ ｄ Ｈ． ６ ｉｅ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｓａ ｄ ｒ ｏ ｃ ｍ ｒ ｓ ｈ ａ ｆ ｅ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｉ ｅ ｎ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｕ ｆｅ ｏ ｐ ｅ ｓｏ ｉ ｄ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｖｄ ｏ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｈ ａ ａ ｖ ｌ ｍｅａ ｔ ｒ ｃ ｍ ｒ ｓ ｉｎ，ｉ’ ｅ ｎ ｔａ ｅ ｈ ｔ ｔ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ａ ｈ ｅ ｔ ｒ ｘ－ ｎ ｔ Ｓ ｄ ｍｏ ｓ ｒ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｓａ ｇ ｒｔ ｈ ｈ ｓｔｅｆａｕ ｅ
摘 要 ：为了对 固定 背景视频进行压缩并获得较 高的压缩比，在 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ静 止 图像压缩标 准的基础上提 出了一种新 的应 用于 固定背景视频压缩的算法。对第一帧 图像进行 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ格式的压缩并保存 量化后的 离散余 弦变换 系数 ，对 第一 帧后 的每 一帧 图 像 ，在进行 离散余弦变换和量化后 ，先同存储器 内的第一帧图像 的离散余 弦变换 系数进行异或运算再进行熵编码 。通过使 用 该算法和 Ｈ． ６ 视频压缩标 准对 同一段 固定背景视频进行压缩并比较压缩后 的数据量，表 明了该算法具有较 高的压缩比。 ２４
作者简介 ：彭强 （ ９ ８ ） １ ８ 一 ，男 ，四川成都人 ，硕士研究生 ，研究方 向为数字图像处理 ；钟俊 （９ ２一 ，男 ，重庆人 ，博士 ，副教授 ，硕士 １７ ） 生导师 ，研究方 向为通信 中的信号处理 、扩频通信 、通信 中的图像处理。Ｅｍａ ：ｐｎ ｑａｇ ｅｅ＠１ ３ ｃｍ － ｉ ｅｇ ｉｎ ｐ ｔｒ ６ ．ｏ ｌ
用 ＪＥ Ｐ Ｇ标准 的 推荐 值 ） ，第一 帧图像 压 缩后 的数据 量 为
１７ ２ＫＢ，以后 的每一帧压缩后 的数据量都在 １ＫＢ左 右 ，由 ２
此可以计算出压缩后的平均码率 为 １１３ ｉｓ １． Ｋｂｔ ，仅 为 前 者 ／ 的 １ １ 左 右 ，并 且 清 晰 度 明 显 优 于 前 者 。 ／０
ｓ ｎ ０ ８ ９ （ ） ９ —９ （ ｈ ｅｅ ． ｉ ，２ ０ ，２ ２ ：３ ４３ ７ ｉ Ｃ ｉ ｓ ） ｇ ｎ ｎ
系统又分为顺序 编码 、渐进 编码 和分成 编码 ３种模 式。本 文 中介绍 的固定背景视 频压缩 算法利 用 的是 顺序模 式 的限 失真编码系统 。图 １为该 系统编码器 和解码器 的处理步骤 。
算法是 在现有 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ静止 图像 压 缩标 准的基 础上 做一 定 的
收 稿 日期 ：２ １ —９０ ；修 订 日期 ：２ １—２１ ０ １０ —９ ０ １１—２ 一
使用最为广泛的一 种静止 图像压 缩技术 ，其 优点 是压缩 比 高 ，算法 复杂度低 。Ｊ Ｅ ］ Ｐ Ｇ标准分为两类 ：基于差分脉 冲
编码 （ Ｐ Ｍ）与熵 编码 的无失 真编码 系统 ；基于 离散 余 ＤＣ
弦变换 （ （ ）和 熵编码 的限失 真编码 系统 。限失 真编 码 Ｄ、 Ｔ
ｏ ２ ４ ［ ］ ＦｒｔＩｔｒ ａｉｎ ｌＣ ｎｅｅ ｃ ｎ Ｍｕｔ ｄａ ｎ Ｈ． ６ Ｊ ． ｉ ｎｅｎｔ ａ ｏ ｆｒｎ ｅｏ ｌｍｅ ｉ ｓ ｏ ｉ
Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｎｅｗｏ ｋｉ ｎ ｅｕｒｔ ２ ０ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｔ ｒ ｎｇａ ｄ Ｓ ｃ ｉ ｏ ｙ， ０ ９， １ （ ）： ２ ２２８ ． １ ８ — ６
Ｊ Ｅ （ ｉｔｐ ｏｏ ｒｐ ｉ ｅｐ ｒｓｇｏ ｐ 标 准 是 目前 Ｐ Ｇ ｊ ｎ ｈ ｔｇａｈｃ ｘ ｅｔ ｒｕ ） ｏ
等¨ ］ ３ 。然而 ，这类压缩标 准是针对 自由变化 的多媒体视频
而设计 的 ，当应 用于 固定背 景视频 时，由于忽 略 了背 景 的 固定不变性 ，会 产生 大量 的数据冗余 ，浪费存储 资源 和传 输 带宽 ＿ 。为了在保 证清 晰度 的前提下进 一步 提高对 固定 ５ ］ 背景视频压缩 的压缩 比 ，需 要提 出专 门针对该类 视频 的压 缩 算法。本 文提 出 了一 种新 的 固定 背景视频 压缩 算法 ，该
ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｉｅ ｏ ｒｓｉｎｉ ｒｐ ｓ ｄｂ ｓ ｄｏ ＰＥ ｓｉ ｇ ｏ ｒｓｉｎｓａ ｄ ｒ ．Ｆ ｒｔ ａｋ ｒ ｕ ｄｖｄ ｏ ｃｍｐ ｅ ｓｏ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｎＪ Ｇ ｔ ｌｍａ ｅｃ ｍｐ ｅ ｓ ｔｎ ａｄ ｉｓｌ ｈ ｏ ｅ ｓ ｒｍｅｉ ｃｍ — ｓ ｌｉ ｏ ｙ，ｔ ｅｆｒｍｏ ｔｆａ ｏ ｓ ｐ ｅｓ ｄｗｉ Ｐ ｒ ｓｅ ｔ Ｊ ＥＧ ｏ ｍａ ｎ ｈ ＣＴ ｏ ｆｉｅ ｔａｔｒｑ ａ ｔｚｔ ｎ ｉ ｓｏｅ ． Ｔｈ ｎ，ｔ ｅｆｌ ｗｅ ｒ ｍｅ ｒ ｒ ｃｓ ｅ ｈ ｆｒ ｔａ ｄ ｔ ｅＤ ｃ ｅｆ ｉｎ ｆｅ ｕ ｎ ｉ ｉ ｓ ｔｒｄ ｃ ａｏ ｅ ｈ ｏｌ ｄ ｆａ ｓａｅ ｐｏ ｅ ｓ ｄＸＯＲ ｏ
关 键 词 ： 固定 背景 视 频 ；压 缩 ；联 合 图像 专 家组 ； 离散 余 弦 变换 ；熵 编 码 ；Ｈ． ６ ２４
中图法分类 号 ：ＴＰ ９ 文献标识号 ：Ａ 文章编 号：１ ０—０ ４（ ０２ ９３ ９—４ ３１ ０ ０７２ ２ １ ）０—４ ８０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｏ＂Ｊ ｓ ａ ｃ １ ＰＥＧ —ｂ ｓ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｌｏ ｉｈ ｏ ｉ ｅ — ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｖｄ ｏ １ — ａ ｅ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ａｇ ｒｔ ｍ ｆｆｘ ｄ— ｃ ｇ ｏ ｎ ｉｅ ｂ
０ 引 言
监控录像 、工业设备 的人 机交 互界面 、电脑操作演 示 ，
从 这 些 应 用 场 景 中采 集 的视 频 有 一 个 共 同 的 特 点 ：视 频 在
一
改动而得到 的。仿 真表 明，将 这种算 法应用 于 固定 背景 视
频 的压缩 时可 以大 大减 小压 缩后 数 据量 。在 实 际应 用 中 ，
［２ Ｖ ｉｎｆｎ ，ＪＡ ３ Ｌ Ｘ ａ－ｅｇ Ｉ ＮＧ ａ－ｅ ．Ｄｅｉｎｏ ｉｉ ｌｖｄｏ ｓｒ Ｃｈｏｇｎ ｓ ｆｄｇｔ ｉｅ ｕ— ｇ ａ ｖ ｉａ ｃ ｙｔｍ ｅｍｉａ ｂ ｓｄ ｏ ２ ４ ［］ ｅｌ ｎｅｓ ｓｅ ｔｒ ｎ ｌ ａｅ ｎＨ． ６ Ｊ ．Ｒａｌａ ｍ— ｌ ｉ ｙＣ ｗ ｏ ｐ ｔｒ ｐｉ ｔ ｎ ０ ７ ６（ ） ６４ （ ｈｎ ｓ） ［ ｕｅ ｌａｉ ，２ ０ ，１ ８ ：４—８ ｉ Ｃ ｉｅｅ． 吕先 Ａｐ ｃ ｏ ｎ 锋 ，蒋朝根．基于 Ｈ． ６ ２ ４的数字视频监控 系统终端设计 ［］ Ｊ． 铁路计算机应用 ，２ ０ ，１ ８ ：４ —８ ］ ０ ７ ６（ ） ６４ ．
第 ３卷 第 ９ ３ 期
彭强 ，钟 俊 ：基 于 Ｊ Ｅ 的 固定 背景视 频压 缩 算法研 究 ＰＧ
・３ ０ ・ ５１
变 。视频的时长为 ５分钟 ，帧 率为 １帧／，分 辨率 为７ ８ ｓ ９ ×
５４ ９ ，大 小 为 ３． ５ ６ＭＢ。使 用 从 ｗｗｗ ｈ ６ ｅｃｄ ｒｃｒ 下 ． ２ ４ｎ ｏ ｅ．ｏ ｎ 载 的 Ｈ． ６ ２ ４编码 器对 其 进 行 压 缩 口 ，编 码 设 置 选 择 “ ｒ Ｎｏ— ｅ ｌｙ ｓｍｅｓ ｅｗｉ ｓｕｃ） ，即 以 标 准 清 晰 图 的 ｒ ｌ ａｉ （ａ ｉ ｔ ｏ ｒｅ” ａ Ｑｕ ｔ ｚ ｈ
［］ｚ ５ ＨＡ０ Ｇｕ ｎ －ｈ ｎ ． Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｒｓａｃ ｆＨ． ６／ ａ ｇｓｅ ｇ ｅｆ ｍａｃ ｅｅｒｈ ｏ ２ ４ＡＶｃ ｏ （ ＲＥ ｔ ｔｌｗ ｉ ｒｔ Ｊ ．Ｃ ｍｐ ｔｒＥ ｇｎｅｉｇａ ｄＤ — Ｆ ｘ）ａ ｏ ｂｔ ａｅ［ ］ ｏ ｕｅ ｎ ｉｅｒ ｎ — ｎ ｅ
固定背景视频的背景 图像在保 持一 段时 间后 可 能会转换 为
另一 幅背 景 。为 简单起 见 ，本 文仅 讨 论单 一 背景 的视频 。 对于具有多幅背景 的视频 ，可 将其 视为多个 单一 背景视 频 的顺序组合 。
段较长的时 间内背景 图像保 持 固定 不变 ，在此 期 间，视
２１年 ９ ０２ 月
计 算机 工程 与设 计
Ｃ ＯＭ Ｐ ＵＴＥ Ｅ Ｒ ＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳ ＧＮ Ｉ