第七章图像压缩编码(JPEG 2K)

图像分解与合并过程
H代表高频分量（图象的细节） L代表低频分量（图象的轮廓） 代表高频分量（图象的细节） 代表低频分量（ 代表高频分量 代表低频分量 图象的轮廓）
列分解、 列合并 （一）基础知识：行/列分解、行/列合并 基础知识： 列分解 （1）行分解过程 ）行分解过程
H tuh 行分解 tu L tul
2、Mallat算法 、 算法
2、Mallat算法 、 算法
2、Mallat算法 、 算法
一级分解 三级分解
LH HH
LL HL
图像分解与合并过程
问题1：一副图像有轮廓和细节， 问题 ：一副图像有轮廓和细节，轮廓指图像信号 分量， 分量。 的_______分量，细节指图像信号的 分量 细节指图像信号的______分量。 分量 A、高频 、 B、低频 、
子带编码
音频压缩G.722标准 标准 音频压缩
BPF1 BPF2 Xn 编码器 编码器 复 接 器 分 接 器 译码器 译码器 BPF1 BPF2
……
BPFN
……
编码器
……
译码器
……
BPFN
+
X r(n)
编码
信道
译码
2、Mallat算法 、 算法
Mallat算法编码过程： 算法编码过程： 算法编码过程 利用一滤波器组通过重复卷积的方法， 利用一滤波器组通过重复卷积的方法，经取样将 卷积的方法 输入端信号分解为高频分量和低频分量， 输入端信号分解为高频分量和低频分量，然后分 高频分量和低频分量 别对高频和低频分量用与其统计特性相匹配的编 码器进行量化和编码， 码器进行量化和编码，解码时高频分量和低频分 量经过插值和共轭滤波综合成重建图像。 量经过插值和共轭滤波综合成重建图像。
2、Mallat算法 、 算法
1988年，Inrid Daubechies发现了小波变换与滤 年 发现了小波变换与滤 波器组之间有着密切关系 Mallat在1988年开发了一种使用滤波器执行离散小 在 年开发了一种使用滤波器执行离散小 波变换的有效方法——Mallat算法。 算法。 波变换的有效方法 算法 它是一种信号的分解方法，又称双通道子带编码 它是一种信号的分解方法，又称双通道子带编码
128
128
HH tu15 列合并
128 128
128
256
HH HL tu15 tu16
H
128
HL tu16
hetu1(128,256)
图像分解与合并过程
（二）一次合并过程 （3）hetu1和hetu2进行行合并 ） 和 进行行合并
128 256
128
LH tu4
L
128
LL tu3 行合并
128 256
128
256
hetu2(128,256) 256
HH HL hetu1 tu15 tu16
HLLL LH
tu4
hetu2
128
HH HL tu15 tu16
H
tu3 原图
hetu0(256,256)
hetu1(128,256)
图像分解与合并过程
（三）二次分解过程 你能画出二次分解的原理图吗？ 你能画出二次分解的原理图吗？ 提示： 提示： 二次分解是在一次分解的基础上， 二次分解是在一次分解的基础上，对一次分解得 到的LL子图 子图， 到的 子图，即tu3（128，128）进行进一步分 （ ， ） 解，同学们，请你画出二次分解的原理图。可以 同学们，请你画出二次分解的原理图。 进行讨论。 进行讨论。 即二次分解的对象是LL子图， 即二次分解的对象是 子图，即tu3（128，128） 子图 （ ， ）
图像分解与合并过程
（三）二次分解过程
128 256
128 256
HH tuh
HL tul tu15(128,128)
tu16(128,128)
二次分解的对象是LL子图， 二次分解的对象是 子图， 子图 即tu3（128，128） （ ， ）
这是一次分解的结果
128 256
128 256
LH tuh
部分小波
1909年，哈尔最早发现和使用了小波 年 哈尔最早发现和使用了小波
1、小波、小波变换 、小波、
20世纪 年代，Jean Morlet提出了小波变换的概念 世纪70年代 世纪 年代， 提出了小波变换的概念 通过平移母小波可获得信号的时间信息；通过缩放 平移母小波可获得信号的时间信息 通过平移母小波可获得信号的时间信息；通过缩放 小波的宽度可以获得信号的频率特性。 频率特性 小波的宽度可以获得信号的频率特性。 这些平移及缩放系数就是小波变换的结果 JPEG2K采用以离散小波变换算法为主的多解析编码方式 采用以离散小波变换算法为主的多解析编码方式 采用以离散小波变换算法为主的多解析编码 DWT对于时/空间域或频域的考察都采用局部的方 对于时 空间域或频 对于 空间域或 所以对于非平稳过程也是有效的。 式，所以对于非平稳过程也是有效的。
3.2各种媒体信息在计算机中的表示 各种媒体信息在计算机中的表示 3.2.2位图图像与矢量图形 位图图像与矢量图形 1.位图 位图 （4）静态图像压缩标准 ）静态图像压缩标准JPEG（传统 （传统JPEG / JPEG 2000 ） 探究：搜索静止图像数据压缩国际标准 的资料， 探究：搜索静止图像数据压缩国际标准JPEG的资料， 的资料 深入了解JPEG是什么简称？是什么样的标准？算法 深入了解 是什么简称？是什么样的标准？ 是什么简称 实现方式？ 算法的特点？ 实现方式？ JPEG2000算法的特点？ 算法的特点
图像压缩程序实现思路
利用数组 处理数组 存放到数组 生成图像 数据压缩） （数据压缩） （seek、get） 、 ） （seek、put） 、 ） 原理
二、JPEG2000的原理 的原理
1、小波、小波变换 、小波、 2、Mallat算法 、 算法
1、小波、小波变换 、小波、
变换类型 离散余弦变换 含义 特点
信号 = 系列余弦函数 时间范围的频率 特征 之和 用于传统JPEG 用于传统JPEG 适合平稳过程 小波变换 用于JPEG 2K 用于 系列小波 小波函数 时间、 信号 = 系列小波函数 时间、频率特征 ？ 之和 适合突变过程
1、小波、小波变换 、小波、
小波理论： 小波理论：任何一个信号都可以分解成原始小波经 理论 过平移和缩放之后的一系列小波 小波： 小波：是与傅立叶基类似的基 是定义在有限间隔且其平均值为零的一种函数， 是定义在有限间隔且其平均值为零的一种函数，
（二）一次分解过程
256 128 256
H tuh 原图 tu
256 128 256
列分解
128 256
HH tuh
HL tul tu15(128,128)
tu16(128,128)
行分解
tu2(128,256) 256
128
256
256
128 256
L tul
列分解
128 256
LH tuh
LL tu4(128,128) tul
图像分解与合并过程
（2）列分解过程 ）列分解过程
H 列分解 tu tuh
L
tul
图像分解与合并过程
（3）行合并过程 ）行合并过程
H tuh 行合并
HL L
tul
H tuh
L
tul
图像分解与合并过程
（4）列合并过程 ）列合并过程
H tuh 列合并 H tuh
HL
L tul
tulΒιβλιοθήκη BaiduL
图像分解与合并过程
第七章 图像压缩编码
学习内容
一、行程编码 二、JPEG压缩标准 (基于DCT的有损编码算法) JPEG压缩标准 基于DCT的有损编码算法) DCT的有损编码算法 三、JPEG2000压缩标准（小波变换压缩算法） JPEG2000压缩标准（小波变换压缩算法） 压缩标准 变换压缩算法
高中信息技术（选修 ） 高中信息技术（选修2） 多媒体技术应用
教育科学出版社
图形、 第二章 图形、图像 2.1.4 图形、图像文件的压缩 图形、
图像压缩基本过程 变换 量化 编码
高中信息技术（选修 ） 高中信息技术（选修2） 多媒体技术应用
广东教育出版社
第三章 多媒体信息的类型及其特征
传统JPEG算法 传统JPEG算法 JPEG JPEG2000 及其探究
高频分量（ ） 高频分量（H） 低频分量（ ） 低频分量（L）
图象的细节 图象的轮廓
图像分解与合并过程
问题2：如何得到一副图像的高频分量和低频分量？ 问题 ：如何得到一副图像的高频分量和低频分量？ 内容 图像的轮廓 图像的细节 频率 低频分量（L） 低频分量（ ） 高频分量（ ） 高频分量（H） 获得方法 平均 差值
一、JPEG2000的优势 的优势
你认识吗？ 你认识吗？
请比较数据量
高压缩率，高出 高压缩率，高出20%-40%
这是什么文件？ 这是什么文件？
中你试过这样吗？ 在photoshop中你试过这样吗？ 中你试过这样吗
为文件加上元数据
渐进传输 感兴趣区域压缩
图像压缩程序实现思路
实例演示： 实例演示： 利用JPEG2000基本算法（小波变换）实现的 基本算法（小波变换） 利用 基本算法 图像压缩与解压缩 思考：图像处理（压缩）程序实现的基本思路？ 思考：图像处理（压缩）程序实现的基本思路？
LL tu4(128,128) tul
tu3(128,128)
tu3(128,128)
tu1(128,256)
图像分解与合并过程
（二）一次合并过程 （1）tu3和tu4进行列合并 ） 和 进行列合并
128
128
LH tu4 列合并
128 128
128
256
LH tu4
L
LL tu3
128
LL tu3
hetu2(128,256)
图像分解与合并过程
（二）一次合并过程 （2）tu15和tu16进行列合并 ） 和 进行列合并
学习内容
一、行程编码 二、JPEG压缩标准 (基于DCT的有损编码算法) DCT的有损编码算法 JPEG压缩标准 基于DCT的有损编码算法)
JPEG2000压缩标准 小波变换压缩算法 变换压缩算法） 三、JPEG2000压缩标准（小波变换压缩算法）
学习目标
1、能说出JPEG2000的优势 能说出JPEG2000的 JPEG2000 2、能画出小波图像编码原理图 能画出小波图像编码原理图 原理 3、能利用计算机程序语言实现小波图像编码与译码 能利用计算机程序语言实现小波图像编码与译码 实现