靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG

靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEGDylan跨學(xué)科工作坊JPEG背景簡介PNG格式591kbJPEG格式66kb跨學(xué)科工作坊JPEG背景簡介名稱由來JPEG是聯(lián)合圖片專家組(JointPhotographicExpertsGroup)，是由ISO和IEC兩個組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的專家組制定的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)；于1991年發(fā)行標(biāo)準(zhǔn)草案特點(diǎn)有損壓縮，利用了人的視覺系統(tǒng)的特性，量化和無損壓縮編碼相結(jié)合去掉視覺的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息；適應(yīng)于灰度圖像和彩色圖像；利用人的視覺特性，25:1的壓縮比可以得到很好的質(zhì)量跨學(xué)科工作坊JPEG背景簡介主要壓縮算法離散余弦變換(DiscreteCosineTransform,DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法

基于DCT的順序編碼模式（單遍掃描完成一個圖像分量的編碼）

基于DCT的漸進(jìn)編碼模式（多次掃描，由粗到精的漸進(jìn)碼流結(jié)構(gòu)）

基于DCT的分層編碼模式（多分辨率的碼流結(jié)構(gòu)）差值脈沖編碼（DifferentialPulse-CodeModulation,DPCM）為基礎(chǔ)的無損壓縮算法跨學(xué)科工作坊基于DCT的順序編碼模式1.將圖像從RGB空間變換到Y(jié)UV空間（用亮度、色差表示原圖像）2.將圖像矩陣分塊，對每一塊單獨(dú)進(jìn)行DCT變換。DCT變換矩陣的大小為8×8。（根據(jù)人眼對亮度信號比對色度信號更加敏感的生理特性，對Y分量劃分為8×8塊，對U、V分量劃分為16×16的塊。U、V分量的每一塊舍棄1/2的信息后形成一個8×8的矩陣。）3.對變換后的DCT矩陣進(jìn)行量化處理（低頻部分用小的值量化，高頻部分用大的值量化，量化的結(jié)果將會在高頻部分出現(xiàn)大量的0）跨學(xué)科工作坊基于DCT的順序編碼模式4.DC（直流）系數(shù)的編碼和AC（交流）系數(shù)的行程編碼5.熵編碼(entropycoding)：哈夫曼或算術(shù)編碼基于DCT的編碼過程如下量化表跨學(xué)科工作坊矩陣分塊跨學(xué)科工作坊DCT變換離散余弦變換(DCT)X的離散余弦變換(DCT)為Y（X,Y是N×N矩陣）正變換FDCT逆變換IDCT跨學(xué)科工作坊量化處理JPEG采用線性均勻量化器，定義為對64個DCT系數(shù)除以量化步長，再四舍五入取整。FQ(u,v)=IntegerRound[F(u,v)/Q(u,v)]（Q(u,v)：量化器步長，是量化表的元素）量化表系數(shù)隨DCT系數(shù)的位置和彩色分量不同有不同的值，尺寸為8*8，與64個變換系數(shù)一一對應(yīng)?？鐚W(xué)科工作坊編碼方式DCT變換后，能量集中在左上角。由于兩個相鄰的8×8子塊的DC系數(shù)相差很小，采用DPCM對直流(DC)系數(shù)單獨(dú)編碼。其它63個元素是交流(AC)系數(shù)，采用行程編碼。為了保證低頻分量先出現(xiàn)，高頻分量后出現(xiàn)，同時增加連續(xù)“0”的個數(shù)，采用Zig-Zag的排列方法?？鐚W(xué)科工作坊編碼方式跨學(xué)科工作坊熵編碼為了進(jìn)一步壓縮數(shù)據(jù)，需對DC碼和AC行程編碼的碼字再做基于統(tǒng)計特性的熵編碼JPEG建議的熵編碼是Huffman編碼和自適應(yīng)二進(jìn)制編碼Huffman編碼:依據(jù)字符出現(xiàn)概率來構(gòu)造異字頭的平均長度最短的碼字自適應(yīng)二進(jìn)制編碼:把整個輸入的消息編碼為一個數(shù)，一個滿足(0.0≤n<1.0)的小數(shù),自適應(yīng)算術(shù)編碼中，信源符號的概率根據(jù)編碼時符號出現(xiàn)的頻繁程度動態(tài)地進(jìn)行修改跨學(xué)科工作坊基于DCT的漸進(jìn)編碼模式與順序模式編碼步驟基本一致圖像分量編碼經(jīng)過多次掃描完成按頻段漸進(jìn)一次掃描中，只對DCT變換中的某些頻段的系數(shù)進(jìn)行編碼傳送，然后累進(jìn)的方式對其他頻段進(jìn)行編碼與傳送，直至將全部系數(shù)傳遞完畢按位漸進(jìn)對DCT系數(shù)按照其數(shù)位由高至低分成若干段，依次對各段進(jìn)行壓縮編碼，先對最有效位的N位進(jìn)行編碼傳送，直至將全部系數(shù)傳遞完畢跨學(xué)科工作坊基于DCT的漸進(jìn)編碼模式跨學(xué)科工作坊基于DCT的分層編碼模式（1）降低原始圖像的空間分辨率。（2）對已經(jīng)降低分辨率的圖像按照順序編碼模式進(jìn)行壓縮并存儲或傳輸。（3）對低分辨率圖像進(jìn)行解碼，然后用插值法提高圖像的分辨率。（4）將分辨率已經(jīng)升高的圖像作為原圖像的預(yù)測值，并把它與原圖像的差值進(jìn)行基于DCT的編碼。（5）重復(fù)步驟3、4直到圖像達(dá)到完整的分辨率。在必須使用低分辨率的設(shè)備來存取或觀察高分辨率圖象的應(yīng)用中，這種方式非常有效?？鐚W(xué)科工作坊基于DPCM的無損編碼模式 為了滿足無失真壓縮的需要，JPEG選擇的一種簡單的預(yù)測編碼方式。優(yōu)點(diǎn)：硬件容易實(shí)現(xiàn)，圖象重建質(zhì)量好缺點(diǎn)：壓縮比太低（2：1）無失真編碼器源圖像數(shù)據(jù)壓縮的圖像數(shù)據(jù)預(yù)測器熵編碼器跨學(xué)科