第四章 静态图像压缩与编码技术(1)
现代静态图像编码技术
Quantized gradient merging
If the first non-zero element of the vector (Q1, Q2, Q3) is negative, then all the signs of the vector (Q1, Q2, Q3) shall be reversed to obtain (-Q1, -Q2, -Q3) . In this case, the variable SIGN shall be set to -1, otherwise it shall be set to +1. After this possible “merging”, the vector (Q1, Q2, Q3) is mapped, on a one-to-one basis, into an integer Q representing the context for the sample x.
if (SIGN == − 1) Errval = −Errval;
Error quantization for near-lossless coding, and reconstructed value
In lossless coding (NEAR = 0), the reconstructed value Rx shall be set to Ix. In near-lossless coding (NEAR > 0), the error shall be quantized. After quantization, the reconstructed value Rx of the sample x, which is used to encode further samples, shall be computed in the same manner as the decoder computes it.
图像压缩与编码
实验项目3、图像压缩与编码一、实验目的(1)理解图像压缩编码的基本原理;(2)掌握用程序代码实现DCT变换编码;(3)掌握用程序代码实现游程编码。
二、实验原理及知识点1、图像压缩编码图像信号经过数字化后,数据量相当大,很难直接进行保存。
为了提高信道利用率和在有限的信道容量下传输更多的图像信息,必须对图像进行压缩编码。
图像压缩技术标准一般可分为如下几种:JPEG压缩(JPEG Compression)、JPEG 2000、H.26X标准(H.26X standards)以及MPEG标准(MPEG standards)。
数字压缩技术的性能指标包括:压缩比、平均码字长度、编码效率、冗余度。
从信息论角度分,可以将图像的压缩编码方法分为无失真压缩编码和有限失真编码。
前者主要包括Huffman编码、算术编码和游程编码;后者主要包括预测编码、变换编码和矢量量化编码以及运动检测和运动补偿技术。
图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量的条件下,用尽可能少的比特数来表示原始图像,以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量,在信息论中称为信源编码。
图像压缩是通过删除图像数据中冗余的或者不必要的部分来减小图像数据量的技术,压缩过程就是编码过程,解压缩过程就是解码过程。
2、游程编码某些图像特别是计算机生成的图像往往包含许多颜色相同的块,在这些块中,许多连续的扫描行或者同一扫描行上有许多连续的像素都具有相同的颜色值。
在这些情况下就不需要存储每一个像素的颜色值,而是仅仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像素数目,将这种编码方法称为游程(或行程)编码,连续的具有相同颜色值的所有像素构成一个行程。
在对图像数据进行编码时,沿一定方向排列的具有相同灰度值的像素可看成是连续符号,用字串代替这些连续符号,可大幅度减少数据量。
游程编码记录方式有两种:①逐行记录每个游程的终点列号:②逐行记录每个游程的长度3、DCT变换编码变换编码是在变换域进行图像压缩的一种技术。
数字图像处理其中的第4部分学习使用
JPEG编码思想
思想:人对亮度比对色彩敏感,在光线不足旳情况下,所观察 物体都是黑白旳。所以能够对色调和饱和度做粗略处理。
措施:对8*8图像块矩阵,Y成份数据不变,U每2*2个数据求平 均,V每2*1个数据求平均。称为YUV421系统。
除此, 还有YUV422, 411, 420等系统.
2)FDCT与IDCT 思想:人眼对低频数据比对高频数据敏感。 FDCT 为前向 离散余弦变换,JPEG原则不要求FDCT和IDCT旳算法。 措施:
组旳函数,也就是说,把一种数组经过一种变换,变成另一种数组。 如图下图所示,对每个图像块做离散余弦变换。经过DCT变换能够把能量集
中在矩阵左上角少数几种系数上。
f(i,j)经DCT变换之后得到F(i,j),其中F(0,0)是直流系数,
称为DC系数,其他为交流系数,称为AC系数。
2023/10/10
思想:将每个DCT系数除以各自量化步长并四舍五入后取整, 得到量化系数。
F
u,
v
INT
F S
u,v u,v
0.5
F u,v F u,vS u,v
JPEG系统分别要求了亮度分量和色度分量旳量化表,显然色 度分量相应旳量化步长比亮度分量大。
4)对量化系数旳处理和组织
思想:JPEG采用定长和变长相结合旳编码措施。 直流系数:一般相邻8*8图像块旳DC分量很接近,所以
图像编码与压缩
LZW编码
LZW编码是由Lemple和Ziv提出并经 Welch扩充而形成的无损压缩专利技术。在 对文件进行编码时,需要生成特定字符序列 的表以及对应的代码。每当表中没有的字符 串出现时,就把它与其代码一道存储起来。 这以后当该串再次出现时,只存储其代码。 实际上,字符串表是在压缩过程中动态生成 的,而且由于解压缩算法可以从压缩文件中 重构字符串表,因而字符串表也不必存储。
5
差
图像质量很差,妨碍观看的干扰始终存在,几乎无法观看。
6
不能用 图像质量极差,不能使用尺度
进行评价。如果观察者将 和f(x,y)逐个进行对照,则
可以得到相对的质量分。例如可用
来代
表主观评价{很差,较差,稍差,相同,稍好,较好,很
好}。
四、霍夫曼编码
DCT编码 DCT变换是图像压缩标准中常用的变换方法,
如JPEG标准中将图像按照8x8分块利用DCT变换 编码实现压缩。
Lena.bmp(原图)
Lenna.jpg (压缩率9.2)
Lenna.jpg (压缩率18.4)
Lenna.jpg (压缩率51.6)
其它变换编码
变换方法是实现图像数据压缩的主要手段,其基本原 理是首先通过变换将图像数据投影到另一特征空间,降低 数据的相关性,使有效数据集中分布;再采用量化方法离 散化,最后通过Huffman等无损压缩编码进一步压缩数据 的存储量。DCT是一种常用的变换域压缩方法,是 JPEG,MPEGI-II等图像及视频信号压缩标准的算法基础。 在实际采用DCT编码时,需要分块处理,各块单独变换编 码,整体图像编码后再解压会出现块状人工效应,特别是 当压缩比较大时非常明显,使图像失真。因此,为了获得 更高的图像压缩比,人们提出了一些其它方法,如基于小 波变换的图像压缩算法和基于分形的图像压缩算法等。
图像编码与压缩技术共166页文档
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; பைடு நூலகம்身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢!
使用计算机视觉技术进行图像压缩和图像编码的方法介绍
使用计算机视觉技术进行图像压缩和图像编码的方法介绍在计算机视觉领域中,图像压缩和图像编码是两个重要的技术。
图像压缩的目的是降低图像占用的存储空间或传输带宽,而图像编码则是将图像转换为数字数据以便于处理和传输。
本文将介绍使用计算机视觉技术进行图像压缩和图像编码的方法。
图像压缩的方法可以分为两大类:有损压缩和无损压缩。
有损压缩是指在图像压缩的过程中,会损失一定的图像质量。
其中最常用的方法之一是基于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)的压缩方法。
这种方法将图像分块,然后对每个块进行频域变换,再使用量化表对变换系数进行量化,最后通过熵编码对量化后的系数进行编码。
另一个常见的有损压缩方法是基于小波变换(Wavelet Transform)的压缩方法。
这种方法将图像分解成不同尺度和方向的小波系数,然后根据能量分布对小波系数进行量化和编码。
无损压缩是指在图像压缩的过程中,不损失图像质量。
其中最常用的方法之一是基于预测的压缩方法,如差分编码和预测编码。
差分编码通过计算相邻像素之间的差异来减少冗余信息,然后使用熵编码对差异值进行编码。
预测编码则是利用预测模型预测当前像素的值,并将预测误差进行编码。
另一个常见的无损压缩方法是基于字典的压缩方法,如Lempel-Ziv-Welch(LZW)和gzip。
这种方法通过建立字典来存储和重用图像中的重复模式,从而实现压缩。
图像编码是将图像转换为数字数据的过程。
最常用的图像编码方法之一是基于亮度和色度分量的YUV编码。
YUV编码将图像分解为亮度分量Y和色度分量U、V,并对每个分量进行压缩和编码。
另一个常见的图像编码方法是基于向量量化的编码方法。
这种方法先将图像划分为不重叠的小块,然后将每个块与一组预定义的向量进行匹配和编码。
此外,还有基于灰度级联编码(Gray-level Run-length Encoding,RLE)的编码方法,该方法将连续的相同灰度值序列进行编码。
多媒体技术_多媒体数据压缩编码技术
4.知识冗余
图像的理解与某些基础知识有关。 例:人脸的图像有同样的结构:嘴的上方有鼻子, 鼻子上方有眼睛,鼻子在中线上…… 知识冗余是模型编码主要利用的特性。
5.视觉冗余
人的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀、 非线性的。 (1)对图像亮度和色差的敏感性相差很大 Y:U:V=8:4:4 或者Y:U:V=8:2:2 (2)随着亮度增加,视觉系统对量化误差的敏感 度降低。 (3)人的视觉系统把图像边缘和非边缘区域分开 处理。
第四章、多媒体数据压缩编码技术
本章要点
(1)多媒体数据压缩编码的重要性和分类。 (2)量化的基本原理和量化器的设计思想。 (3)常用压缩编码算法的基本原理及实现技术、 预测编码、变换编码、统计编码(Huffman编码、 算术编码)。 (4)静态图像压缩编码的国际标准(JPEG)原 理、实现技术,以及动态图像压缩编码国际标 准(MPRG)的基本原理。
4.2.2 标量量化器的设计
量化器的设计要求 通常设计量化器有下述两种情况: 1. 给定量化分层级数,满足量化误差最小。 2. 限定量化误差,确定分层级数,满足以尽 量小的平均比特数,表示量化输出。
量化方法有标量量化和矢 量量化之分,标量量化又可分 为,均匀量化、非均匀量化和 自适应量化。
(1)均匀量化
例如:从64个数中选出某一个数。可先问“是 否大于32?”消除半数的可能,这样只要6次就可选 出某数。 如果要选择的数是35,则过程如下: 1.大于/小于 32? 大 2.大于/小于 32+16=48? 小 3.大于/小于 48-8=40? 小 4.大于/小于 40-4=36? 小 5.大于/小于 36-2=34? 大 6.大于/小于 34+1=35 等
(4)混合编码
多媒体技术与应用立体化课后习题及答案
《多媒体技术与应用立体化教程》客观题参考答案第一章一,选择题1.多媒体技术地主要特性有(D)。
①多样性②集成性③交互性④可扩充性(A)①(B)①,②(C)①,②,③(D)全部2.把一台普通地计算机变成多媒体计算机,需要解决地关键技术是(D)。
①视频音频信息地获取技术②多媒体数据压缩编码与解码技术③视频音频数据地实时处理④视频音频数据地输出技术(A)①(B)①,②(C)①,②,③(D)全部3.多媒体计算机地媒体信息是指(D)。
①数字,文字②声音,图形③动画,视频④图像(A)①(B)②(C)③(D)全部4.多媒体计算机地发展趋势是(D)。
(A)进一步完善计算机支持地协同工作环境(B)智能多媒体技术(C)把多媒体信息实时处理与压缩编码算法融入CPU 芯片(D)以上全对5.多媒体信息地实时处理,压缩编码算法,通信,大量运行地是8 位与16 位定点矩阵运算。
把这些功能与算法集成到CPU 芯片,要遵循地几条原则是(D)。
(A)压缩算法采用际标准地设计原则(B)将多媒体功能地单独解决变成集解决(C)体系结构设计与算法相结合(D)以上全对6.根据多媒体特性判断以下哪些属于多媒体范畴(B)。
①交互式游戏②有声图书③彩色画报④立体声音乐,彩色电视等(A)仅①(B)①,②(C)①,②,③(D)全部7.在多媒体个计算机系统,( C )是多媒体硬件与软件地桥梁。
(A)多媒体实时压缩与解压缩(B)多媒体I/O 接口(C)多媒体核心系统(D)总线系统8.若一部数码相机地标准像素值为300 万像素,则该数码相机可拍摄相片地最大分辨率约为(D)。
(A)640×480 (B)1024×768 (C)1280×1024 (D)2048×15369.(A)是为了某个特定目地,使用多媒体技术开发研制地应用系统。
(A)多媒体应用系统(B)多媒体教学系统(C)多媒体数据库(D)多媒体电子出版物10.利用扫描仪输入文字数据信息,将它们变成文字信息地软件是(B)。
第四讲 图像压缩编码
结果为: x4 x5 x6 x7 x8 x1 x2 x3 X 0 110 100 1111 1011 1010 11101 11100
图像压缩编码
编码效率计算:
H X P 1 log 2 P i 2.55
i 1
8
R N k Pk 2.61
图像压缩编码
4.3 预测编码原理
4.3.1 DPCM原理
预测编码亦称为差分脉冲编码调制(DPCM: Differential Pulse Code Modulation) ,方法简单, 硬件容易实现。 DPCM是基于图像中相邻像素、相邻行之间具 有较强的相关性。
图像压缩编码 预测编码的基本思想:
统计上的这种特性称为统计冗余。 二、利用人眼的视觉特性 通过视觉的生理学、心理学特性分析可知,允 许经过压缩编码的复原图像在客观上有一定的失真, 只要失真在主观上是难以察觉的。
图像压缩编码
4.1.3 图像压缩基本模型
图像压缩基本模型
图像压缩编码
信源编码器
信源编码器:减少或消除输入图像中的结构冗余、 统计冗余及心理视觉冗余。 转换器:减少结构冗余; 量化器:减少心理视觉冗余,该步操作是不可逆的; 符号编码器:减少统计冗余; 注:并不是每个图像压缩系统都必须包含这3种操作。
H Pk log 2 Pk (bit )
k 1
M
图像压缩编码
二、平均码字长度 给(W1,W2,…,WM)每个灰度级赋予一个编 码Ck,其中k=1,2,…,M (二进制),称为码字。 设Nk为数字图像第k个码字Ck的长度(二进制 代码的位数),其相应出现的概率为Pk,则数字图像 所赋予的码字平均长度R为:
图像压缩编码
【学习课件】第四章_静态图像压缩与编码技术(1)
多媒体信息技术October
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
4. 1.2 多媒体数据压缩的可能性
▪ 听觉冗余:人耳对不同频率的声音的敏感性是不同
的,并不能察觉所有频率的变化,对某些频率不必 特别关注,因此存在听觉冗余。
▪ 信息熵冗余:信源编码时,当分配给第i个码元类
的比特数b(yi)=-log pi ,才能使编码后单位数 据量等于其信源熵,即达到其压缩极限。但实际中 各码元类的先验概率很难预知,比特分配不能达到 最佳。实际单位数据量d>H(S),即存在信息冗余熵。
PAL720× 480×30 NTSC720× 576×25
亮度 13.5 4:2:2
亮度、色差 共 16
HDTV 亮度信号
1280×720 ×60
60
8
270
1620 1620
3600
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 数据压缩的好处
✓时间域压缩──迅速传输媒体信源 ✓频率域压缩──并行开通更多业务 ✓空间域压缩──降低存储费用 ✓能量域压缩──降低发射功率
有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构,重构 后的数据与原来的数据有所不同,但不影响人对原 始资料表达的信息造成误解。有损压缩适用于重构 信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4.1
.5 数 据 压 缩 技 术 的 分 类
▪ 小波 ▪ 分形
▪ 多媒体数据压缩编码的国际标准
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
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!。
静态图像压缩标准中的可分级编码技术
1 引言
在许多实际应用 中, 由于用 户要求 不 同、 终端 能力不 同 、 异构 网络 的不 同支路 所 能提供 的 Qo S不 同或 网络传 输条件 的变化 ( 比如噪声 、 拥塞等) 等原 因, 需要提供不 同质量的图像 信号 。解决此类问题的最好 方法 , 是用单 个编码 器产 生分层
维普资讯
计算机科 学 2 0 Vo. 3 Q 1 压 缩 标 准 中 的可 分 级 编 码 技 术 )
王相海 ( 辽宁师范大学计算机与信息技术学院 大连 16 2) 1O 9 ( 信息安全 国家重点实验室( 中国科学院研 究生院) 北京 10 3) 00 9
eS aa l o igAlo i msi ma eCo rsin S a d r s c lbeC dn g rt h n I g mp eso tn a d
W AN( ;Xin - i a g Ha
( o l eo mp t r n n o ma inTe h oo y . o i r l i ri ,D l n 1 0 9 C lg f e o C u e d I fr t c n lg ,I a n n No ma v s y ai 1 2 ) a o i g Un e t a 6
(tt yL b rtr f no ainS c ry Grd aeS h o o hn s a e f c ne) ej g10 3 ) SaeKe a oaoyo fr t eu i ( a ut c o l f ieeAcd myo i cs ,B in 0 0 9 I m o t C S e i
Abta t Th li daa pia in namut eo uine vrn n ,u h a r g e sv r n mis no g ,m — sr c emu t me i p l to si lr s lt n io me ts c sp o rs ieta s si fi c i o o ma e i a ed tb s rwsn g aa a eb o ig,e t ,a ies aa l g o igag rt m. F i p p rf sl x list ec n e t f l kn s c. rs c lbei ma ec dn lo i h hs a e i tye pan h o c p so l id r a o g c lbec dn ,a dgv sa v r iw rt es aa l g o igag rt msi tr a in l tn a d fi es aa l o ig n ie no eve f h c lbei ma o ma ec dn lo i h ni e n t a a d r s. F— n o s i
计算机视觉中的图像压缩与编码技术
计算机视觉中的图像压缩与编码技术随着计算机技术和网络通信的迅速发展,图像的使用量也急剧增加。
然而,高分辨率的图像往往占用较大的存储空间和传输带宽,对于存储和传输效率的要求也越来越高。
因此,图像压缩与编码技术成为了计算机视觉领域中的重要研究内容。
本文将介绍计算机视觉中常用的图像压缩与编码技术。
图像压缩与编码技术通过对图像的冗余信息进行削减,从而减小图像的体积,提高存储和传输效率。
常用的图像压缩与编码技术主要包括无损压缩和有损压缩。
无损压缩技术是指在压缩图像的同时不损失任何信息的技术。
这种压缩技术对于那些要求完全保留原始图像信息的应用场景非常重要。
常见的无损压缩技术主要有RLE(Run-Length Encoding)编码、LZW(Lempel-Ziv-Welch)编码和哈夫曼编码。
RLE编码是一种基于图像连续像素冗余特性的编码技术。
它通过统计图像中连续相同像素值的个数,并用一个计数符号和一个像素值符号来代替连续的相同像素值。
这种编码技术适合于连续像素值重复较多的图像。
LZW编码算法是一种基于前缀编码的无损压缩算法。
它通过构建字典来动态地更新编码映射表,将频繁出现的像素序列用更短的编码来表示,从而实现对图像的无损压缩。
LZW编码广泛应用于GIF图像格式。
哈夫曼编码是一种通过构建最优二叉树来实现对图像信息压缩的技术。
它通过将出现频率最高的像素值用较短的编码表示,出现频率较低的像素值用较长的编码表示,从而实现不同像素值对应编码长度的优化。
哈夫曼编码被广泛应用于JPEG 和PNG图像格式。
相对于无损压缩技术,有损压缩技术可以进一步减小图像的体积。
它通过牺牲一定的图像信息来获得更高的压缩比。
常见的有损压缩技术主要有基于变换的压缩技术和基于预测的压缩技术。
基于变换的压缩技术主要采用离散余弦变换(DCT)来将图像从空域转换到频域。
DCT将图像分解成一系列的频率分量,再根据频率分量的重要性对其进行量化和编码。
JPEG图像格式就是采用DCT进行压缩的典型例子。
静止图像压缩编码简介
静止图像压缩编码简介随着信息技术的发展,静止图像压缩编码技术在信息领域的应用越来越广泛。
如果某种图像编码算法既能够保证质量,又能够存储时占用空间小、传输时占用带宽小,那么该编码算法则越优秀。
JPEG压缩算法就是这样一种既可以避免失真,又能够实现令人满意的压缩比例的算法。
标签:图像编码静止图像压缩JPEG標准多媒体和互联网的发展,图像的存储和传输问题变得越来越突出,要求存储、传输对网络资源的开销尽量低,同时又不能降低存储和传输过程中图像的质量。
因此需要对图像采用合适的方法进行压缩和编码,方便图像存储及传输。
常用的图像文件格式中JPEG以占用空间小,图像质量高等特点而广为用户采用。
上世纪80年代ISO和CCITT 两大标准组织共同推出JPEG压缩算法,它定义了连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩算法,是国际上彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准。
离散余弦(DCT)则是最小均方误差条件下得出的最佳正交变换,作为多项图像编码国际标准的核心算法而得到广泛应用。
其中最著名的算法即为JPEG图像压缩算法。
DCT算法变换核是余弦函数,计算速度较快,质量劣化程度低,满足图像压缩和其他处理的要求。
按照灰度层次,图像可分为两类:第一类为有灰度层次图像;第二类成为二值图像,即仅黑白层次图像。
电视图像、照片传真、静止图像属于有灰度图像。
而文件传真、二值静止图像则属于二值图像范畴。
经过几十年人们对图像压缩技术的不断研究,并且随着软硬件技术的不断发展,人们已经能够实现大量的图像压缩算法。
早期的图像编码主要基于信息论的理论基础,压缩效果不理想。
最近几年随着相关领域科学的发展,人们的研究重点已经转向视觉生理学和景物分析新的方向上,实现了图像编码技术由第一代向第三代的跨越,实现了非常高的压缩比,极限情况下能达到千分之一。
以最小的代价实现特定质量的图像的传输是图像编码的核心,又称为图像压缩,广泛应用于图像的存储、传输和交换。
在相关过程中对图像信号中存在的冗余都进行压缩编码,能够最大程度实现图像编码的本质。
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。
图像处理中的图像压缩与编码算法
图像处理中的图像压缩与编码算法图像处理是计算机科学与技术领域中的一个重要研究方向,而图像压缩与编码算法则是图像处理中的一个关键问题。
随着科技的不断发展,图像的获取和传输已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
然而,图像数据的大量存储和传输给计算机系统带来了很大的挑战,因此图像压缩与编码算法应运而生。
图像压缩与编码算法的目标是通过减少图像数据的冗余信息,从而实现图像的压缩和传输。
一种常用的图像压缩方法是基于离散余弦变换(DCT)的压缩算法。
该算法将图像分解为一系列频率分量,然后对这些分量进行量化和编码。
在这个过程中,高频分量被量化为较低的精度,从而减少了图像数据的存储空间。
除了DCT压缩算法外,还有一种常用的图像压缩方法是基于小波变换的压缩算法。
小波变换将图像分解为不同尺度和方向的子图像,然后对这些子图像进行编码。
与DCT压缩算法相比,小波变换能够更好地保留图像的细节信息,因此在某些应用场景下具有更好的效果。
除了压缩算法,图像编码算法也是图像处理中的一个重要问题。
图像编码算法的目标是将压缩后的图像数据转换为可传输的比特流。
一种常用的图像编码算法是基于哈夫曼编码的算法。
该算法通过构建一棵哈夫曼树来实现对不同频率的像素值进行编码。
由于哈夫曼编码可以根据像素值出现的概率分布来进行编码,因此可以实现更高效的压缩。
除了DCT压缩算法和哈夫曼编码算法外,还有一些其他的图像压缩与编码算法。
例如,基于向量量化的压缩算法将图像数据划分为不同的向量,并将这些向量进行编码。
这种算法可以在一定程度上提高图像的压缩比。
此外,还有一些基于预测的压缩算法,通过对图像数据的空间和时间相关性进行建模来实现图像的压缩和编码。
总的来说,图像压缩与编码算法在图像处理中起着至关重要的作用。
通过减少图像数据的冗余信息,这些算法可以实现图像的高效压缩和传输。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的压缩和编码算法。
未来,随着科技的不断进步,图像压缩与编码算法将继续发展,并在各个领域中发挥更大的作用。
计算机多媒体技术07311 - 第一部分 课程的性质与目标
湖北省高等教育自学考试大纲课程名称:计算机多媒体技术课程代号:07311第一部分课程的性质与目标一、课程性质与特点《多媒体计算机技术》是高等教育自学考试“软件工程”专业(本科)的技术基础课程,它是一门理论联系实际,应用性较强的课程。
21世纪人类已经进入了信息社会。
基于计算机,通信和电子等学科发展起来的多媒体技术作为一种新的学科领域,对信息社会产生了重大影响。
由于多媒体技术具有很强的实用价值,其应用已渗透到社会生活和工作的各个方面。
本课程主要介绍多媒体计算机技术的原理及多媒体软件的开发方法和工具应用知识。
通过对本课程的学习可以使考生对相关内容有系统的认识,熟悉其相关基本理论和基本内容,会使用相关的多媒体软件,为后续的学习和应用打好基础。
本大纲是根据高等教育自学考试软件工程本科专业培养目标编写的,立足于培养高素质应用型人才,适应软件工程专业培养方向。
二、课程目标与基本要求本课程的目标和任务是使学生通过对本课程的学习和实验,掌握多媒体技术的相关概念、原理与应用技术。
并熟悉相关软件,为以后的学习和工作打下坚实的基础。
课程的基本要求如下:1、熟悉多媒体技术研究意义,应用及发展前景,了解多媒体技术的发展历程。
掌握多媒体技术的概念、特点、研究内容。
2、掌握信息的表示与编码,常用的数据压缩技术。
熟悉静态图像压缩标准JPEG,运动图像压缩标准MPEG-2,声音压缩技术。
3、掌握多媒体计算机的系统组成。
4、学习多媒体数据的制作,多媒体节目的开发过程及开发工具。
5、学习多媒体数据库的构造、检索与查询。
了解结构化查询语言。
6、学习多媒体文档的组织与设计。
7、学习多媒体计算机网络通信技术,了解分布式多媒体计算机系统及其应用,初步认识流媒体及其传输协议。
8、了解多媒体应用系统。
9、本课程设置实验课,学习多媒体数据制作和节目开发的相关软件。
三、与本专业其他课程的关系本课程在软件工程专业中为技术基础课,它是许多相关知识的综合应用,本课程的学习有利于提高学生应用相关知识及其应用能力。
图像编码与压缩
符号集{xi}
x1
x2
x3
x4
x5
x6
概率分布{pi} 0.40 0.20 0.12 0.11 0.09 0.08
Huffman编码 1 010 000 001 0110 0111
第十九页,共78页
3.Huffman编码的性能
• 优点:
– 实现Huffman编码的基础是统计源数据集中各信号的概率分布。 – Huffman编码在无失真的编码方法中效率优于其他编码方法,是一种最
• 写成矩阵形式为Yule-Walker方程组
N1
R(i) akR(ki) k1
R(0)
R(1) R(N2) a1 R(1)
R(1)
R(0)
R(N3)•a2
R(2)
R(N2)R(N3)
R(0)
an1
R(N1)
若R(i)已知,该方程组可以用递推算法来求解ai。
第三十六页,共78页
第四十二页,共78页
(
5.4.2 变换编码的系统结构
多变样率变换编码系统
图 像 输
入
二 维 变 换
交 换
域
采
量 化
编
【例5.3】图5.6以表5.3的信源为例说明Fano编码。
第二十五页,共78页
5.2.3 算术编码
• 在信源各符号概率接近的条件下,算术编码是一种优于
Huffman编码的方法。 • 【例6-1】根据信源的概率分布进行算术编码。已知信源的概率
分布为
0 1 X 2 3
5 5
• 求二进制序列01011的编码。
• 在某种模型的指导下,根据过去的样本序列 推测当前的信号样本值,然后用实际值与预 测值之间的误差值进行编码。
jpeg静态图像压缩编码原理及实现技术
jpeg静态图像压缩编码原理及实现技术jpeg静态图像压缩编码原理及实现技术2011-03-09 21:29 MPEG视频压缩技术是针对运动图象的数据压缩技术。
为了提高压缩比,帧内图象数据和帧间图象数据压缩技术必须同时使用。
MPEG通过帧运动补偿有效地压缩了数据的比特数,它采用了三种图象,帧内图、预测图和双向预测图。
有效地减少了冗余信息。
对于MPEG来说,帧间数据压缩、运动补偿和双向预测,这是和JPEG主要不同的地方。
而JPEG和MPEG相同的地方均采用了DCT帧内图象数据压缩编码。
在JPEG压缩算法中,针对静态图象对DCT系数采用等宽量化,而是MPEG 中视频信号包含有静止画面(帧内图)和运动信息(帧间预测图)等不同的内容,量化器的设计不能采用等宽量化需要作特殊考虑。
从两方面设计,一是量化器综合行程编码能使大部分数据得到压缩;另一方面是通过量化器、编码器使之输出一个与信道传输速率匹配的比特流。
图象压缩的目的和方法图象的数字化表示使得图象信号可以高质量地传输,并便于图像的检索、分析、处理和存储。
但是数字图像的表示需要大量的数据,必须进行数据的压缩。
即使采用多种方法对数据进行了压缩,其数据量仍然巨大,对传输介质、传输方法和存储介质的要求较高。
因此图象压缩编码技术的研究显得特别有意义,也正是由于图象压缩编码技术及传输技术的不断发展、更新,推动了现代多媒体技术应用的迅速发展。
《1》图象压缩的目的图象采样后,如果对之进行简单的8bit量化和PCM编码,其数据量是巨大的。
以CIF(Common Intermediate Format)格式的彩色视频信号为例,若采样速率为25帧/秒,采样样点的Y、U、V分量均为8bit量化,则一秒钟的数据量为:要传输或存储这样大的数据量是非常困难的,必需对其进行压缩编码,在满足实际需要的前提下,尽量减少要传输或存储的数据量。
虽然数字图象的数据量巨大,但图象数据是高度相关的。
数字图像处理第四讲图像压缩编码
有损压缩技术
01
有损压缩技术是指解压缩后的数据与原始数据存在一定差异,但人眼 无法察觉的压缩编码技术。
02
常见的有损压缩算法有JPEG、MPEG、Wavelet等。
03
有损压缩技术适用于图像和视频等多媒体数据的压缩,可以大大减少 存储空间和提高传输效率。
THANKS
感谢观看
04
图像压缩编码原理与实现
离散余弦变换(DCT)
总结词
离散余弦变换是一种将图像从空间域转换到频率域的算法,通过去除空间冗余和减少数 据量实现图像压缩。
详细描述
离散余弦变换将图像的每个像素值转换为一系列余弦函数的系数,保留低频分量,去除 高频噪声,从而实现图像压缩。该方法广泛应用于JPEG图像压缩标准。
数字图像处理第四讲:图 像压缩编码
• 图像压缩编码概述 • 图像压缩编码技术分类 • 常见的图像压缩编码标准 • 图像压缩编码原理与实现 • 图像压缩编码的应用场景与优势 • 图像压缩编码的挑战与未来发展
01
图像压缩编码概述
图像压缩编码的定义
图像压缩编码
通过对图像数据进行编码,以减少其所需存储空 间和传输时间的技术。
跨平台兼容性与标准化
总结词
为了满足不同平台和设备的需要,图像压缩编码需要 具备良好的跨平台兼容性和标准化。
详细描述
随着移动互联网和智能终端的普及,图像压缩编码的 应用场景越来越广泛。为了满足不同平台和设备的兼 容性需求,图像压缩编码需要遵循国际通用的标准, 如JPEG、JPEG2000、HEVC等。同时,为了实现跨 平台的互操作性和无缝集成,需要采用标准化的接口 和协议。此外,针对新兴的应用领域,如虚拟现实、 增强现实等,需要制定新的标准来满足其特殊需求。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
1948年香农(C. E. Shannon)在其经典论文“通信的数学原
理”中首次提到信息率——失真函数概念,1959年又进一步 确立了率失真理论,从而奠定了信源编码的理论基础。1948
4.2 压缩编码研究史(2)
年提出电视信号数字化后,就开始了图像压缩编码的研究工
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4.2
实例。
压缩编码研究史(1)
1843年莫尔斯(Morse)的电报码是最原始的变长码数据压缩 1938年里夫斯(Reeves)、1946年德劳雷恩(E. m. Delorain)
以及贝尔公司的卡特勒(C. C. Cutler)分别发明了脉冲编码 调制(Pulse Code Modulation, PCM)、增量调制(Delta Modulation,∆М)以及差分脉冲编码调制(Differential PCM, DPCM)。
信,必须对多媒体数据进行压缩编码
多媒体信源引起了“数据爆炸”,如果不进 行数据压缩,传输和存储都难以实用化。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.2 多媒体数据压缩的重要性
1分钟数字音频信号需要的存储空间
数字音 频格式 电话 会议电 视伴音 CD-DA DAT
第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 数据压缩的好处
时间域压缩──迅速传输媒体信源 频率域压缩──并行开通更多业务
空间域压缩──降低存储费用
能量域压缩──降低发射功率
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.2 多媒体数据压缩的可能性
压缩的可能
其它冗余:图象空白的非定长性。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.3 多媒体数据压缩技术的性能指标
数据压缩技术的性能指标
有三个关键参数评价一个压缩系统
压缩比 图象质量 压缩和解压的速度
另外,也必须考虑每个压缩算法所需的硬件和软件。
第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 主要内容
数字信号的 压缩与编码是多 媒体的核心技术 和重要内容;音 频信号的差分/ 自适应/LPC编 码就是典型的压 缩编码.
数据压缩概述 经典数据压缩理论
香农-范诺与霍夫曼编码
算术编码 行程编码 词典编码
预测编码
变换编码
现代数据压缩理论
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
4.1.5 数据压缩技术的分类 (3)
1. 熵编码 熵编码(entropy encoding)是一类利用数据的统计信息进行压缩的无语义数据流的无 损编码。它是基于平均信息量的技术把所有的数据当作比特序列,而不根据压缩信 息的类型优化压缩。如RLE、LZW、Huffman编码 2. 信源编码 (信)源编码(source coding)是一类利用信号原数据在时间域和频率域中的相关性 和冗余进行压缩的有语义编码。种类繁多,可进一步分为 预测编码:利用先前和现在的数据对在时间或空间上相邻的下面或后来的数据 进行预测,从而达到压缩的目的。如DM、ADPCM 变换编码:采用各种数学变换方法,将原时间域或空间域的数据变换到频率域 或其他域,利用数据在变换域中的冗余或人类感觉的特征来进行压缩。如DCT、 DWT
作。
1952年霍夫曼(D. A. Huffman)给出最优变长码的构造方法。
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16
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.2 多媒体数据压缩的重要性
1分钟数字视频信号需要的存储空间
数字电视 格 式 公用中间 格式(CIF) 空间×时间 ×分辨率 352×288 ×30 取样率 (MHz) 量化位数 存储容量 (MB) 270
声音、视频、图像数据表示有很大的压缩潜力,多媒体数据 和人类的感觉存在着各种冗余,如:
空间冗余:在同一幅图像中,规则物体和规则背景的
表面物理特性具有相关性,这些相关性的光成像结果 在数字化图像中就表现为数据冗余。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
4. 1.2 多媒体数据压缩的可能性
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.4 多媒体数据压缩的硬、软件系统
硬、软件系统
有些压缩、解压工作可用软件实现。一般地讲,设计系统时必须充分 考虑:
算法复杂 - 压缩解压过程长 算法简单 - 压缩效果差
目前有些特殊硬件可用于加速压缩/解压。 硬接线系统速度快,但
分层编码:将原数据在时空域或频率域上分成若干子区域,利用人类感觉的特 征进行压缩编码,然后再合并。如子采样、子带编码 其他编码:如矢量量化、运动补偿、音感编码
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4. 混合编码
第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4.1.5 数据压缩技术的分类 (4)
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4.1 多媒体数据压缩编码的重要性和分类 什么是数据压缩 • 数据压缩就是在一定的精度损失条件下,以最 少的数码表示信源所发出的信号
信源
信源 编码
信道 编码
信道
信宿
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信源 译码
信道 译码
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有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构,重构 后的数据与原来的数据有所不同,但不影响人对原 始资料表达的信息造成误解。有损压缩适用于重构 信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.1 .5 数 据 压 缩 技 术 的 分 类 ( 2)
第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
亮度 3; 亮度、色差 4:1:1 共 12 亮度 13.5 4:2:2 亮度、色差 共 16
PAL720× CCIR 601 号 480×30 建议 NTSC720× 576×25 HDTV 亮度信号 1280×720 ×60
1620 1620
60
8
3600
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
4. 1.3 多媒体数据压缩技术的性能指标
压缩比
压缩性能常常用压缩比定义 输入数据和输出数据比
〖例〗一幅512×480pixels图像,24bit/pixel 输入=512×480×(24/8)=737280 byte 输出15000 byte 压缩比=737280/15000=49
第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.1 多媒体数据压缩编码的重要性 数据压缩的必要性
多媒体信号的数据量巨大,如:
一幅1024*1024真彩图有3MB 5分钟的CD音乐有50.47MB 90分钟的PAL视频数字化后有204.68GB
多媒体 数据
为了节省存储空间和传输带宽,进行实时高质的多媒体通
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4. 1.3 多媒体数据压缩技术的性能指标
图象质量
无损压缩 (图象质量不变) 有损压缩:失真情况很难量化,只能对测试的图象进行估计。 模拟图象质量的指标:信噪比、分辨率、颜色错,但必须在观察了实 际图象以后。
压缩(compress) 解压缩/还原/重构(decompress) 编码(encode/coding) 解码/译码(decode)
相关学科:信息论、数学、信号处理、数据压缩、编码
理论和方法
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 4.1.5 数据压缩技术的分类 无损压缩是指使用压缩后的数据进行重构(或者 叫做还原,解压缩),重构后的数据与原来的数据完 全相同;无损压缩用于要求重构的信号与原始信号 完全一致的场合。
各种选择在初始设计时已确定,一般不能更改。因此在设计硬接线压 缩/解压系统时必须先将算法标准化。
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1) 多媒体数据压缩技术
数据压缩(data compression) 与信号编码(signal coding)往
往含义相同
小波 分形
多媒体数据压缩编码的国际标准
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第4章 静态图像压缩与编码技术(1)
思 考
数据压缩技术是多媒体技术的关键技术,也是多媒体技术发
展的基础。在多媒体技术发展到的今天,大家已经知道数据 是可以压缩的,但数据
为什么要压缩? 为什么能够实现数据压缩? 理论基础与原理是什么?实现数据压缩的具体方法有哪些?目前世界 通用的数据压缩标准是什么?其规范与实现的途径又有哪些?
时间冗余:时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧
图像之间有较大的相关性,一帧图像中的某物体或 场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。 音频的前后样值之间也同样有时间冗余。 F1 A F2 A
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