數(shù)字圖像壓縮編碼處理課件VIP

1、Digital Image Process, 2007, Ai Lab NJU數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理第十五章第十五章圖像壓縮和編碼圖像壓縮和編碼2May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr

2、. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUCH15 圖像壓縮和編碼圖像壓縮和編碼n一、序言一、序言n二、無(wú)損壓縮技術(shù)二、無(wú)損壓縮技術(shù)n三、圖像的無(wú)失真編碼方法三、圖像的無(wú)失真編碼方法n四、預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)四、預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n五、變換壓縮技術(shù)五、變換壓縮技術(shù)n六、活動(dòng)圖像壓縮技術(shù)六、活動(dòng)圖像壓縮技術(shù)n七、圖像壓縮編碼的新進(jìn)展七、圖像壓縮編碼的新進(jìn)展n要點(diǎn)總結(jié)要點(diǎn)總結(jié)n上機(jī)實(shí)習(xí)上機(jī)實(shí)習(xí)3May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr.

3、Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU1 序言序言n1）圖像壓縮編碼的目的）圖像壓縮編碼的目的4May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU1 序言序言n目的：目的：節(jié)省圖像存儲(chǔ)容量；減少傳輸信道容量；縮短圖像加工處理時(shí)間。n原因：

4、原因：n圖像像素之間、行之間、幀之間有較強(qiáng)的相關(guān)性。圖像像素之間、行之間、幀之間有較強(qiáng)的相關(guān)性。n從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，某點(diǎn)像素的灰度與其鄰域灰度有密切關(guān)系；從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，某點(diǎn)像素的灰度與其鄰域灰度有密切關(guān)系；n從信息論關(guān)系，減少圖像信息中冗余信息。從信息論關(guān)系，減少圖像信息中冗余信息。512 512 8256122340 3240 1210lenabitKBbitbitMB對(duì)于圖象，其字節(jié)對(duì)于衛(wèi)星圖象，一般采用灰度級(jí)而遙感圖象通常又為多頻譜圖象而對(duì)于視頻，每秒30幀5May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang,

5、 AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU1 序言序言n2）圖像壓縮編碼的分類）圖像壓縮編碼的分類n（1）無(wú)損編碼）無(wú)損編碼 又稱為又稱為信息保持編碼信息保持編碼。n（2）有損編碼）有損編碼 常被稱為常被稱為保真度編碼保真度編碼。n（3）特征抽取編碼）特征抽取編碼 是另一種是另一種有損編碼有損編碼。6May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr.

6、Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU1 序言序言n3）圖像壓縮編碼的具體方法）圖像壓縮編碼的具體方法n（1）熵編碼：信息保持編碼；）熵編碼：信息保持編碼；n（2）預(yù)測(cè)法：信息保持編碼、保真度編碼（更常）預(yù)測(cè)法：信息保持編碼、保真度編碼（更常用）；用）；n（3）變換法：特征保持編碼；）變換法：特征保持編碼；n（4）其他編碼法）其他編碼法7May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJ

7、UDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU12211logMMkkkkkMkkkEntropyPPPHPPkCRRPHR 圖象熵：設(shè)圖象每個(gè)灰度級(jí)出現(xiàn)的頻率對(duì)應(yīng)的概率分別為 ， ，。則圖象的熵定義為平均碼字長(zhǎng)度：設(shè)是數(shù)字圖象第 個(gè)碼字的長(zhǎng)度，則圖象的平均碼字長(zhǎng)度 定義為：編碼效率。2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)n1）基本概念）基本概念8May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, N

8、JUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)n2）變長(zhǎng)最佳編碼定理和唯一可譯代碼）變長(zhǎng)最佳編碼定理和唯一可譯代碼-12kKi定理：在變長(zhǎng)編碼中，對(duì)出現(xiàn)概率大的信息符號(hào)賦予短碼字，而對(duì)于出現(xiàn)概率小的信息符號(hào)賦予長(zhǎng)碼字?？梢宰C明，如果碼字長(zhǎng)度嚴(yán)格按概率大小的逆序排列，則平均碼字長(zhǎng)度一定小于任何其他排列方式。：如果碼字之間不加同步碼，則要求編碼序列唯一可譯。：任何碼字不能在其后面添加碼元而形成其他碼字，稱為非續(xù)長(zhǎng)代碼。：任意有限長(zhǎng)碼字序列，只能唯一地分割成一個(gè)個(gè)碼

9、字。其充要條件是唯一可譯編碼非續(xù)長(zhǎng)代碼單義代碼1。非續(xù)長(zhǎng)代碼一定是單義代碼，反之未必。9May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)22330010001 1011111321222241011000001kKi iC例：則則，C是單義代碼，而不是非續(xù)長(zhǎng)代碼。10May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖

10、像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)n3）哈夫曼編碼方法（）哈夫曼編碼方法（Huffman）123456,0.4,0.3,0.1,0.1,0.06,0.04w w w w w wHuffman例：設(shè)輸入的相應(yīng)輸入概率分別為，則編碼可下圖表示。輸入w1w2w3w4w5w6概率0.10.060.00.10.1

11、0110001111000000010011011010001000101010100101101111May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)1:2:3:24:HuffmanStepStepStepStepStep壓縮編碼步驟：把概率按大小從上到下

12、排序；把最下面兩個(gè)概率相加，再重新排序；重復(fù)，直到只有兩個(gè)概率為止；從右向左開始編碼。每遇到分叉則在后補(bǔ)位；上叉補(bǔ)0，下叉補(bǔ)1。12May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)nHuffman編碼討論編碼討論 （1） Huffman編碼是唯一可譯碼。短的碼不會(huì)編碼是唯一可譯碼。短的碼不會(huì)成為更長(zhǎng)碼的啟始部分

13、；成為更長(zhǎng)碼的啟始部分； （2） Huffman編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵；編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵； （3）缺點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不匹配；）缺點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不匹配； （4）缺點(diǎn)：需要多次排序，耗費(fèi)時(shí)間。）缺點(diǎn)：需要多次排序，耗費(fèi)時(shí)間。62222122261log0.4log 0.40.3log 0.30.1log 0.10.1log 0.1 0.06log 0.060.04log 0.042.14350.4 1 0.3 20.1 30.1 40.06 50.04 52.2iiiiiiHppbitRpbit 13May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Ya

14、ng, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)n4）香農(nóng)編碼法（）香農(nóng)編碼法（Fano-Shannon）輸入概率w1w2w3w4w5w0.10.060.040101010011010110011011110111114May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab,

15、 NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)111111:2:013:14:31-nknkkniiii kFanoShannonStepwwwwwwppStepStepStepStepStepwFano Shannon 壓縮編碼步驟：把概率按大小從上到下排序，然后將分成兩組，和，使；將兩個(gè)子集分別編碼 和 ；將兩個(gè)子集重復(fù)，同樣上面子集編碼0，下面編碼1；重復(fù)，直到每個(gè)子集只有 個(gè) 為止。最后將編碼依次排出，得到編碼。15May, 2007數(shù)字圖像壓縮編

16、碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU2 無(wú)損壓縮技術(shù)無(wú)損壓縮技術(shù)nFano-Shannon編碼討論編碼討論n（1） Fano-Shannon編碼是唯一可譯碼。短的碼編碼是唯一可譯碼。短的碼不會(huì)成為更長(zhǎng)碼的啟始部分；不會(huì)成為更長(zhǎng)碼的啟始部分；n（2） Fano-Shannon編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵；編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵；編碼效率略低于編碼效率略低于Huffm

17、an編碼。編碼。62222122261log0.4log 0.40.3log 0.30.1log 0.10.1log 0.1 0.06log 0.060.04log 0.042.14350.4 1 0.3 20.1 40.1 40.06 40.04 42.2iiiiiiHppbitRpbit 16May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab,

18、NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n1）白塊跳過編碼白塊跳過編碼WBSn2）行程長(zhǎng)度編碼行程長(zhǎng)度編碼n3）比特平面編碼）比特平面編碼n4）二值圖像編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）二值圖像編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G3和和G417May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n0）壓縮比）壓縮比n直接編碼一

19、幅圖像所需比特?cái)?shù)取決于幅面大小及分辨直接編碼一幅圖像所需比特?cái)?shù)取決于幅面大小及分辨率。率。n設(shè)設(shè)C為采用某種方法編碼前后的為采用某種方法編碼前后的 壓縮比壓縮比c 圖象直接編碼所需比特用某種方法編碼所需比特18May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n1）白塊跳過編碼白塊跳過編碼WBSn

20、原理原理 對(duì)于一般白紙黑字的文件，總是白的面積大。因此跳過白的對(duì)于一般白紙黑字的文件，總是白的面積大。因此跳過白的行程，只對(duì)黑行程編碼就可以壓縮數(shù)據(jù)。行程，只對(duì)黑行程編碼就可以壓縮數(shù)據(jù)。n一維一維WBS編碼編碼 將每一掃描行分成若干段，每段包含將每一掃描行分成若干段，每段包含n個(gè)像素。對(duì)于全白段，個(gè)像素。對(duì)于全白段，給最短碼字如給最短碼字如0；而對(duì)于黑白相間或全黑段，不進(jìn)行壓縮。；而對(duì)于黑白相間或全黑段，不進(jìn)行壓縮。 為區(qū)別全白段和有黑段，在編碼前加為區(qū)別全白段和有黑段，在編碼前加1作為標(biāo)志位。作為標(biāo)志位。19May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang,

21、 AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n一維一維WBS編碼平均碼長(zhǎng)編碼平均碼長(zhǎng)n例例111111wnwwwwpRppnpnnWBSnp 設(shè)全白段出現(xiàn)的概率是 ，則平均碼長(zhǎng)因此編碼的效率取決于 和 。5n 設(shè)，求包含一個(gè)全白塊、有黑塊11010、有黑塊10000三塊的WBS碼。解：全白塊編碼為0，有黑塊11010編碼為111010，有黑塊10000編碼為110000，所

22、以編碼為0111010110000。20May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n常用圖像常用圖像WBS編碼平均碼長(zhǎng)編碼平均碼長(zhǎng)英文課文 熵=0.15 平均碼長(zhǎng)=0.3英文文件 熵=0.06 平均碼長(zhǎng)=0.19電路圖 熵=0.11 平均碼長(zhǎng)=0.25氣象形勢(shì)圖 熵=0.22 平均碼長(zhǎng)=0

23、.3921May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n二維二維WBS編碼編碼 將圖像分成將圖像分成M*N大小的塊，全白塊以大小的塊，全白塊以0編碼，其編碼，其他同一維他同一維WBS編碼。編碼。WBSWBSWBSWBS打字英文課文二維編碼平均碼長(zhǎng)=0.26英文文件二維編碼平均碼長(zhǎng)=0.13電

24、路圖二維編碼平均碼長(zhǎng)=0.17氣象形勢(shì)圖二維編碼平均碼長(zhǎng)=0.422May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n自適應(yīng)自適應(yīng)WBS編碼編碼 根據(jù)圖像局部結(jié)構(gòu)或統(tǒng)計(jì)特性，改變像素塊尺寸大根據(jù)圖像局部結(jié)構(gòu)或統(tǒng)計(jì)特性，改變像素塊尺寸大?。恍。?一維情況下，首先判斷該行是否有一維情況下，首先判斷該

25、行是否有1024個(gè)連續(xù)白個(gè)連續(xù)白像素；像素； 否則判斷是否有否則判斷是否有64，16，4個(gè)連續(xù)白像素；個(gè)連續(xù)白像素； 否則直接編碼；否則直接編碼； 在每一行編碼前要加上在每一行編碼前要加上N為多少的代碼。為多少的代碼。 自適應(yīng)自適應(yīng)WBS編碼可以有效增加圖像的編碼可以有效增加圖像的 壓縮比，但壓縮比，但增加了編碼設(shè)備的復(fù)雜性。增加了編碼設(shè)備的復(fù)雜性。23May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI L

26、ab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n2）行程長(zhǎng)度編碼（行程長(zhǎng)度編碼（RLC，Run-Length Coding）n原理：二值圖像從左到右掃描圖像時(shí)，連續(xù)白點(diǎn)和連原理：二值圖像從左到右掃描圖像時(shí)，連續(xù)白點(diǎn)和連續(xù)黑點(diǎn)總是交替出現(xiàn)。將連續(xù)像素的數(shù)目稱為行程長(zhǎng)續(xù)黑點(diǎn)總是交替出現(xiàn)。將連續(xù)像素的數(shù)目稱為行程長(zhǎng)度（度（Run-Length），），分別為白長(zhǎng)和黑長(zhǎng)。分別為白長(zhǎng)和黑長(zhǎng)。n方法：統(tǒng)計(jì)所有行程長(zhǎng)度出現(xiàn)的概率，然后采用方法：統(tǒng)計(jì)所有行程長(zhǎng)度出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼。編碼。n在每一行的行首加標(biāo)志位，確定是白長(zhǎng)還是黑長(zhǎng)

27、。以在每一行的行首加標(biāo)志位，確定是白長(zhǎng)還是黑長(zhǎng)。以后黑長(zhǎng)和白長(zhǎng)交替出現(xiàn)。后黑長(zhǎng)和白長(zhǎng)交替出現(xiàn)。24May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n3）比特平面編碼）比特平面編碼n思想：對(duì)于灰度或彩色圖像，如果每個(gè)像素用思想：對(duì)于灰度或彩色圖像，如果每個(gè)像素用k位表位表示，將相同位上的示，將相同

28、位上的0，1取出，就可以形成取出，就可以形成k個(gè)個(gè)N*N的二值圖像。將每一個(gè)二值圖像稱為一個(gè)比特平面。的二值圖像。將每一個(gè)二值圖像稱為一個(gè)比特平面。n方法：對(duì)于比特平面采用前述的無(wú)失真二值圖像壓縮方法：對(duì)于比特平面采用前述的無(wú)失真二值圖像壓縮技術(shù)。技術(shù)。希望連續(xù)的希望連續(xù)的0/10/1出現(xiàn)的概率增大出現(xiàn)的概率增大. .25May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Y

29、ang, AI Lab, NJULena圖像的比特平面圖像的比特平面26May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n問題：采樣自然二進(jìn)制碼，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)性減小。問題：采樣自然二進(jìn)制碼，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)性減小。如灰度如灰度127和和128，對(duì)應(yīng)自然二進(jìn)制碼分別為，對(duì)應(yīng)自然二進(jìn)制碼分別為011

30、11111和和10000000。較小的灰度變化導(dǎo)致比。較小的灰度變化導(dǎo)致比特平面的突變。特平面的突變。n解決方法：采用格雷碼（解決方法：采用格雷碼（Gray）。）。121 01210111,kkkkkkiiibbbbggg ggbgbb若自然二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)格雷碼，則27May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失真編碼方法

31、圖像的無(wú)失真編碼方法自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼格雷碼格雷碼自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼格雷碼格雷碼0000001001100010011011110100111101010110101111001270 01 11 11 11 11 11 11 1灰度圖像灰度圖像比特平面比特平面28May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU3 圖像的無(wú)失

32、真編碼方法圖像的無(wú)失真編碼方法n4）傳真國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）傳真國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G3和和G4n（1）G3采用一維行程編碼；采用一維行程編碼；n（2）行程采用）行程采用Huffman編碼；編碼；n（3）063之間的行程，用單個(gè)碼字即終止碼表示；之間的行程，用單個(gè)碼字即終止碼表示；n（4）大于）大于63的游長(zhǎng)用一個(gè)形成碼和一個(gè)終止碼組合的游長(zhǎng)用一個(gè)形成碼和一個(gè)終止碼組合表示。形成碼表示實(shí)際行程對(duì)表示。形成碼表示實(shí)際行程對(duì)64的倍數(shù)；的倍數(shù)；n（5）G3能達(dá)到能達(dá)到15：1的壓縮比；的壓縮比；n（6）G4采用二維行程編碼，壓縮比比采用二維行程編碼，壓縮比比G3提高提高30。29May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)

33、字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n1）基本思想）基本思想n2）預(yù)測(cè)誤差的熵編碼）預(yù)測(cè)誤差的熵編碼n3）DPCM預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)編碼n4）最佳線性預(yù)測(cè)）最佳線性預(yù)測(cè)n5）有失真預(yù)測(cè)編碼）有失真預(yù)測(cè)編碼n6）最佳量化）最佳量化30May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr.

34、 Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n1）基本思想）基本思想n圖像相鄰像素間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，通過觀察其相鄰圖像相鄰像素間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，通過觀察其相鄰像素取值，可以預(yù)測(cè)一個(gè)像素的大概情況。像素取值，可以預(yù)測(cè)一個(gè)像素的大概情況。n預(yù)測(cè)值和實(shí)際值存在誤差，稱為預(yù)測(cè)誤差。預(yù)測(cè)值和實(shí)際值存在誤差，稱為預(yù)測(cè)誤差。n預(yù)測(cè)誤差的方差必然比原圖像像素的方差小，因此對(duì)預(yù)測(cè)誤差的方差必然比原圖像像素的方差小，因此對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行

35、編碼必然壓縮其平均碼長(zhǎng)。預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼必然壓縮其平均碼長(zhǎng)。n對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼的技術(shù)稱為對(duì)預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼的技術(shù)稱為DPCM（差分脈沖編差分脈沖編碼調(diào)制）。碼調(diào)制）。請(qǐng)結(jié)合熵的定義請(qǐng)結(jié)合熵的定義思考這個(gè)結(jié)論思考這個(gè)結(jié)論31May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n2）預(yù)測(cè)誤差的熵編碼）預(yù)測(cè)誤差的熵編碼

36、n對(duì)比一幅圖像和其差分圖像的標(biāo)準(zhǔn)差和對(duì)比一幅圖像和其差分圖像的標(biāo)準(zhǔn)差和1階熵。階熵。n從從Lenna和和Bob的差分圖像的直方圖看：的差分圖像的直方圖看： 不同圖像的差分圖像直方圖分布形態(tài)大致相同，只不同圖像的差分圖像直方圖分布形態(tài)大致相同，只是方差有所不同。是方差有所不同。25520log47.94,7.456.94,4iiiHp Dp DLennaHLennaH 圖象的標(biāo)準(zhǔn)差 差分圖象的標(biāo)準(zhǔn)差 .5632May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, A

37、I Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)33May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)34May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJU

38、Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n3）DPCM預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)編碼n預(yù)測(cè)器的階數(shù)預(yù)測(cè)器的階數(shù) 對(duì)當(dāng)前像素進(jìn)行預(yù)測(cè)的像素集合中的像素個(gè)數(shù)，稱為預(yù)測(cè)器對(duì)當(dāng)前像素進(jìn)行預(yù)測(cè)的像素集合中的像素個(gè)數(shù)，稱為預(yù)測(cè)器的階數(shù)。的階數(shù)。 理論上預(yù)測(cè)器的階數(shù)越大越好，當(dāng)階數(shù)大于理論上預(yù)測(cè)器的階數(shù)越大越好，當(dāng)階數(shù)大于3時(shí)其性能的改時(shí)其性能的改變非常有限。變非常有限。n預(yù)測(cè)器的系數(shù)預(yù)測(cè)器的系數(shù) 如一個(gè)如一個(gè)3階預(yù)測(cè)器中，各像素的權(quán)重

39、稱為預(yù)測(cè)器的系數(shù)。其階預(yù)測(cè)器中，各像素的權(quán)重稱為預(yù)測(cè)器的系數(shù)。其既可以固定不變，也可以變化。既可以固定不變，也可以變化。1230.750.750.75nnnnnxxxxx如何預(yù)測(cè)如何預(yù)測(cè)? ?35May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n最常用的一階最常用的一階DPCM編碼器編碼器

40、在實(shí)際中最常用的是一階在實(shí)際中最常用的是一階DPCM編碼器，此時(shí)有唯一的一個(gè)編碼器，此時(shí)有唯一的一個(gè)預(yù)測(cè)系數(shù)預(yù)測(cè)系數(shù)1。前一象前一象素素當(dāng)前象素當(dāng)前象素預(yù)測(cè)誤差預(yù)測(cè)誤差預(yù)測(cè)誤差預(yù)測(cè)誤差前一象前一象素素當(dāng)前象素當(dāng)前象素36May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n為實(shí)現(xiàn)無(wú)失真編碼，通常對(duì)差分圖像進(jìn)行熵編碼

41、（通為實(shí)現(xiàn)無(wú)失真編碼，通常對(duì)差分圖像進(jìn)行熵編碼（通常是常是Huffman編碼）；編碼）；n預(yù)測(cè)誤差熵編碼的步驟：建立碼表和編碼。通常采用預(yù)測(cè)誤差熵編碼的步驟：建立碼表和編碼。通常采用一個(gè)通用碼表，節(jié)省建立專用碼表時(shí)間，由此帶來(lái)壓一個(gè)通用碼表，節(jié)省建立專用碼表時(shí)間，由此帶來(lái)壓縮比損失較?。豢s比損失較?。籲編碼：若對(duì)差分圖像所有灰度建立碼表，則項(xiàng)數(shù)較多。編碼：若對(duì)差分圖像所有灰度建立碼表，則項(xiàng)數(shù)較多。通常對(duì)通常對(duì)1616采用采用Huffman編碼，其他直接用編碼，其他直接用前綴實(shí)際灰度值。前綴實(shí)際灰度值。37May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI

42、 Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n4）最佳線性預(yù)測(cè)）最佳線性預(yù)測(cè)n目的：尋找使預(yù)測(cè)器的某種誤差函數(shù)為最小的線性預(yù)目的：尋找使預(yù)測(cè)器的某種誤差函數(shù)為最小的線性預(yù)測(cè)器；測(cè)器；n準(zhǔn)則：均方預(yù)測(cè)誤差最小化。準(zhǔn)則：均方預(yù)測(cè)誤差最小化。212010,0,00,10,1,001,01,11,1,11,01,11,1120NNNNiiiNNNiNiiiii jijNNNNNNNNNExxExc xE

43、xxE xxc xcRE x xRRRRcRRRRcRRRc 1,1N NR38May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n采用同一掃描行中前幾個(gè)像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)，稱為一維采用同一掃描行中前幾個(gè)像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)，稱為一維預(yù)測(cè)；預(yù)測(cè)；n采用同一行或前幾行像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)，稱為二維預(yù)測(cè)；采用同一行或前幾行像素值進(jìn)行

44、預(yù)測(cè)，稱為二維預(yù)測(cè)；n采用前幾行和前幾幀像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)，稱為三維預(yù)測(cè)。采用前幾行和前幾幀像素值進(jìn)行預(yù)測(cè)，稱為三維預(yù)測(cè)。39May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n5）有失真預(yù)測(cè)編碼）有失真預(yù)測(cè)編碼n由于預(yù)測(cè)誤差的方差遠(yuǎn)比像素取樣值小，因此需要對(duì)由于預(yù)測(cè)誤差的方差遠(yuǎn)比像素取樣值小，因此需要對(duì)預(yù)測(cè)誤差重新

45、量化。預(yù)測(cè)誤差重新量化。量化器編碼器信道預(yù)測(cè)器解碼器預(yù)測(cè)器輸入輸出+-+XYZ40May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n由于量化器存在量化誤差，因此帶量化器的由于量化器存在量化誤差，因此帶量化器的DPCM系系統(tǒng)是有失真預(yù)測(cè)編碼。統(tǒng)是有失真預(yù)測(cè)編碼。 1:2:;3:4:NNNNNNNNNNNNNNNN

46、NNNNNNNStepXNXXStepeXXqeeStepXXeStepXXXXeXXeeeq輸入是第 個(gè)象素的灰度值， 是的預(yù)測(cè)值；誤差信號(hào)，量化誤差接收端輸出為；接收端復(fù)原的象素值與發(fā)送端的原象素值的誤差為41May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n6）最佳量化）最佳量化n由于預(yù)測(cè)誤差滿足拉普拉思

47、分布，在量化比特?cái)?shù)由于預(yù)測(cè)誤差滿足拉普拉思分布，在量化比特?cái)?shù)b確確定情況下，根據(jù)量化誤差的均方值最小原則設(shè)計(jì)。定情況下，根據(jù)量化誤差的均方值最小原則設(shè)計(jì)。（參見（參見CH2），），從而使判決電平和量化電平滿足于從而使判決電平和量化電平滿足于n其中量化比特?cái)?shù)其中量化比特?cái)?shù)b確定取決于信噪比。確定取決于信噪比。 11012iididiiiiieep e dedeede其中 是判決電平， 是量化電平。42May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab

48、, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU4 預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)n自適應(yīng)量化：將圖像分割為圖像方塊，按各自標(biāo)準(zhǔn)差自適應(yīng)量化：將圖像分割為圖像方塊，按各自標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行量化。但需要將各塊的方差編碼發(fā)送給接收端。進(jìn)行量化。但需要將各塊的方差編碼發(fā)送給接收端。n另一種方法：將圖像方塊方差大小分為另一種方法：將圖像方塊方差大小分為4類：平坦區(qū)類：平坦區(qū)域，紋理區(qū)域，緩變區(qū)域和陡峭區(qū)域。每一類方塊采域，紋理區(qū)域，緩變區(qū)域和陡峭區(qū)域。每一類方塊采用不同的量化器。用不同的量化器。 43May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼

49、處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU5 變換壓縮技術(shù)變換壓縮技術(shù)n1）基本概念）基本概念n將在空域上描述的圖像，經(jīng)過某種變換（通常采用傅將在空域上描述的圖像，經(jīng)過某種變換（通常采用傅立葉變換，沃爾什變換等），在某種變換域里進(jìn)行描立葉變換，沃爾什變換等），在某種變換域里進(jìn)行描述。述。n在變換域里，首先降低了圖像的相關(guān)性；其次通過某在變換域里，首先降低了圖像的相關(guān)性；其次通過某種圖像

50、處理（如頻域的二維濾波）以及熵編碼，則可種圖像處理（如頻域的二維濾波）以及熵編碼，則可進(jìn)一步壓縮圖像的編碼比特率。進(jìn)一步壓縮圖像的編碼比特率。44May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU5 變換壓縮技術(shù)變換壓縮技術(shù)n2）變換壓縮原理框圖）變換壓縮原理框圖變換量化編碼器解碼器逆變換信道輸入輸出GAAUUG:GGUUAA輸入數(shù)字圖象逆

51、變換后的復(fù)原圖象二維正交變換二維正交逆變換變換域中的變換系數(shù)量化后的變換系數(shù)45May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU5 變換壓縮技術(shù)變換壓縮技術(shù)n3）常用圖像變換技術(shù)討論）常用圖像變換技術(shù)討論n傅立葉變換和余弦變換傅立葉變換和余弦變換n傅立葉變換及頻譜移中后，其能量集中在中心附近。傅立葉變換及頻譜移中后，其能量集中在中心附近。

52、中心數(shù)據(jù)又稱為直流分量，代表全圖數(shù)值的算術(shù)平均中心數(shù)據(jù)又稱為直流分量，代表全圖數(shù)值的算術(shù)平均值。值。n其編碼誤差來(lái)源有：變換系數(shù)經(jīng)過量化器而引起的量其編碼誤差來(lái)源有：變換系數(shù)經(jīng)過量化器而引起的量化誤差。常使高頻分量為化誤差。常使高頻分量為0，導(dǎo)致圖像模糊。，導(dǎo)致圖像模糊。46May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼

53、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn1）JPEG基本系統(tǒng)基本系統(tǒng)n2）FDCT和和IDCTn3）量化與反量化量化與反量化n4）對(duì)量化系數(shù)的處理和組織）對(duì)量化系數(shù)的處理和組織n5）熵編碼）熵編碼n6）應(yīng)用舉例）應(yīng)用舉例47May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn1）JPEG基本

54、系統(tǒng)基本系統(tǒng)n以以8*8的圖像塊為基本單位進(jìn)行編碼；的圖像塊為基本單位進(jìn)行編碼；n將將RGB轉(zhuǎn)換為亮度轉(zhuǎn)換為亮度-色調(diào)色調(diào)-飽和度系統(tǒng)，并重新采樣；飽和度系統(tǒng)，并重新采樣；圖象分割FDCT量化系數(shù)編碼量化表碼表圖象拼接IDCT反量化系數(shù)解碼量化表碼表色彩轉(zhuǎn)換和重采樣48May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)

55、準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGnYIQ（NTSC制）與制）與YUV（PAL制）制） Y：指顏色的明視度、亮度、灰度值；指顏色的明視度、亮度、灰度值；I或或U：指色指色調(diào)；調(diào)；Q或或V：指飽和度。指飽和度。 Y=0.299R+0.587G+0.114B I=0.596R-0.247G-0.322B Q=0.211R-0.523G+0.312B U=0.148R-0.289G+0.473B V=0.615R-0.515G-0.1B49May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr.

56、Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn思想：人對(duì)亮度比對(duì)色彩敏感，在光線不足的情況下，思想：人對(duì)亮度比對(duì)色彩敏感，在光線不足的情況下，所觀察物體都是黑白的。因此可以對(duì)色調(diào)和飽和度做所觀察物體都是黑白的。因此可以對(duì)色調(diào)和飽和度做粗略處理。粗略處理。n方法：對(duì)方法：對(duì)8*8圖像塊矩陣，圖像塊矩陣，Y成分?jǐn)?shù)據(jù)不變，成分?jǐn)?shù)據(jù)不變，U每每2*2個(gè)數(shù)據(jù)求平均，個(gè)數(shù)據(jù)求平均，V每每2*1個(gè)數(shù)據(jù)求平均。稱為個(gè)數(shù)據(jù)求平均。稱為YUV421系統(tǒng)。系統(tǒng)。n除此

57、除此,還有還有YUV422, 411, 420等系統(tǒng)等系統(tǒng).50May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn2）FDCT與與IDCTn思想：人眼對(duì)低頻數(shù)據(jù)比對(duì)高頻數(shù)據(jù)敏感。思想：人眼對(duì)低頻數(shù)據(jù)比對(duì)高頻數(shù)據(jù)敏感。n根據(jù)根據(jù)8*8的二維的二維DCT定義定義 7700770021211,

58、coscos4161621211,coscos416161021xyuvxuyvF u vC u C vf x yuxvyf x yF u v C u C vwC w其中當(dāng)其他51May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn稱稱F（0,0）為直流系數(shù)，其他為交流系數(shù)。為直流系數(shù)，其

59、他為交流系數(shù)。nJPEG標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)定FDCT和和IDCT的算法。的算法。52May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEGn3）量化與反量化）量化與反量化n思想：將每個(gè)思想：將每個(gè)DCT系數(shù)除以各自量化步長(zhǎng)并四舍五入系數(shù)除以各自量化步長(zhǎng)并四舍五入后取整，得到量化系數(shù)。后取整，得

60、到量化系數(shù)。nJPEG系統(tǒng)分別規(guī)定了亮度分量和色度分量的量化表，系統(tǒng)分別規(guī)定了亮度分量和色度分量的量化表，顯然色度分量相應(yīng)的量化步長(zhǎng)比亮度分量大。顯然色度分量相應(yīng)的量化步長(zhǎng)比亮度分量大。 ,0.5,F u vF u vINTS u vF u vF u v S u v53May, 2007數(shù)字圖像壓縮編碼處理數(shù)字圖像壓縮編碼處理Dr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJUDr. Gao Yang, AI Lab, NJU6 靜止圖像編碼國(guó)際標(biāo)