第12讲 图像压缩编码(二).doc

第十六讲图像压缩编码(二)
JPEG图像标准
【目录】
一、预测编码 1
1、压缩 1
2、解压 2
3、DPCM编码 2
二、JPEG图像概述 3
三、JPEG压缩过程 3
1、颜色空间转换和采样 4
2、DCT变换 5
3、量化 5
4、DC编码 6
5、AC编码 6
【正文】
一、预测编码
预测编码的基本思想是利用相邻象素间的相关性,进行灰度预测的编码方法,从而消除空间的冗余。
1、压缩
∑
预测器
符号编码器
输入图像
压缩图像
+
-
如图,当输入图像逐个进入预测器时,预测器根据若干个已输入象素的灰度值产生当前输入图像的预测值。与之间的差值
为:
然后将应用哈夫曼等编码算法进行编码产生输出的压缩图像数据。其中一般作如下线性预测:
式中,表示已输入象素的个数,表示每一个已输入象素的预测系数。满足式子:
取最小值。并且一般要求
特别地,当,时,即表示差分运算,是最简单的预测算法。
由于预测系数计算比较麻烦,通常参照一些常用的系数值。
2、解压
∑
预测器
符号解码器
解压图像
+
+
压缩图像
如图,首先应用符号解码器得到,然后执行加法运算:
即可得到还原图像。
3、DPCM编码
DPCM称为差分脉冲编码调制,JPEG图像选择基于DPCM这种简单的线性预测编码方法。这种编码的优点是简单,图像质量影响小,但压缩比小(2:1)。
如下图:
C
B
A
X
当前灰度值X的预测方法有8种:
选择方法
预测值
选择方法
预测值
0
非预测
4
A+B-C
1
A
5
A+(B-C)/2
2
B
6
B+(A-C)/2
3
C
7
(A+B)/2
然后用哈夫曼编码方法实现图像的压缩。JPEG无损图像压缩采用此算法。
二、JPEG图像概述
JPEG是联合图像专家组(Joint Photographic Experts Group)的简称。是由国际标准组织ISO(International anization)ITT(mittee of the International Telephoto and Telegraph)于1991年为静态图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准。该标准于1992年通过。
JPEG图像压缩标准特点如下:
1、JPEG基本上是一种有损压缩技术,但可以做到有限度的失真而使眼睛辨认不出来,且能达到极大的压缩量;
2、JPEG所处理的图像内容没有限制,如照片、卡通图案、文字扫描图像都能处理。但对于较自然的图像内容,会有最好的效果。能处理灰度图像和全彩色图像;
3、使用者可以在图像的品质与压缩比间选择一折衷点。显然压缩比越大,图像品质越差;
4、JPEG提供四种压缩方式:
●第一种是基本顺序模式,图像从左到右,由上到下顺序处理,是最常用的模式
●第二种是级进模式,图像编码用多次扫描完成,用户可观察到的图像是从模糊到渐渐清晰的过程。一般用于网络传输速度慢的情况
●第三种是不失真的方式保证能精确再现原始图像。但很少使用
●第四种是分层式压缩,图像采用多种分辨率编码,用户可以直接进入不同的分辨率层次。
三、JPEG压缩过程
下面介绍基于DCT变换的JPEG图像编码步骤。如下图所示: