多媒体数据处理的技术标准.pptx

5.1.6 应用JPEG标准示例
下面给出一个JPEG处理实例 ：
图像分块、计算DCT系数以及系数量化结果：
图像分成88的小块
122 104 122 113 201 201 15 15 203 203 97 171 198 15 15 15 203 172 101 203 15 15 15 15 203 172 101 97 122 201 122 15 147 172 172 172 198 15 201 122 147 172 172 172 201 15 15 122 147 123 187 201 123 123 15 15 101 123 187 201 123 201 15 15
第5章 多媒体数据处理的技术标准
本章重点： ✓静止图像的JPEG标准与JPEG2000标准 ✓视频编码标准H.26X ✓MPEG
第5章 多媒体数据处理的技术标准
JPEG标准定义了三个层次：
➢ 5.1 静止图像的JPEG标准 ➢ 5.2 静止图像的JPEG 2000标准 ➢ 5.3 视频编码标准H.26X ➢ 5.4 MPEG ➢ 5.5 小结
➢ “符号1”序列采用熵编码，一般为Huffman编码方式。 “符号2”为正值时，直接采用其二进制表示形式；为 负值时，采用其二进制的补码形式。因此，事实上只 压缩了“符号1”。
➢ 由于使用差分编码，差分DC系数范围达到[-2047， 2047]，其“符号1”序列包括尺寸，“符号2”序列表示 差值的幅值。同AC系数一样，DC系数也仅对“符号1” 进行熵编码。因此仅需要12个码字表示尺寸信息，而 非4095个码字。
➢ JPEG标准的基本顺序编码仅允许输入8比特整数像素， 但是AC系数可以多3比特，因此AC幅度范围达到[-1023， 1023]。按“Z”形排列的AC系数映射到中间符号序列 “符号1”和“符号2”的树对上。
5.1.5 熵编码
➢ “符号1”表示为（行程，尺寸）。这里行程长度是前 后两个非零AC之间连续的个数，尺寸是后一个非零系 数幅值编码所需要的比特数。“符号2”表示为（幅 值），其含义为非零AC系数的值。
的可逆压缩形式。 ➢ JPEG的最新标准是JPEG 2000，于1999年3月
形成工作草案，2000年底成为正式标准。
5.1.1 概述 JPEG标准定义了三个层次：
➢ 基本系统 ➢ 扩展系统 ➢ 特殊无损功能
5.1.1 概述 JPEG标准制定了四种工作模式：
➢ 基于DCT的顺序模式 ➢ 基于DCT的累进模式： ➢ 无损模式： ➢ 分层模式：
➢ 渐进操作方式的编码方法与基本编码方式基本一致。 ➢ 如图5.3所示，渐进编码的显示和顺序显示的效果是不
同的。
(a)第1遍，轮廓极不分明
(b)第2遍，轮廓不分明 图5.3 渐进编码显示
(c)第3遍，轮廓分明
5.1.3 渐进编码
渐进和顺序显示比较 ：
图5.4 渐进（上）和顺序（下）显示比较
5.1.3 渐进编码
5.1.4 锥形编码
➢ 图5.5说明了利用滤波和分层生成锥形编码的过程。 ➢ 锥形编码也可以作为累进传输的一种方式。
I3 I2 I1
图5.5 图像按金字塔形滤波和分层
5.1.4 锥形编码
锥形编码的过程如下：
➢ 首先将原始图像信息进行滤波，再以设定的2的倍数为 因子对滤波的结果进行“降低采样”，降低原始图像 的分辨率。
（FDCT表示DCT正变换，IDCT表示DCT反变换。）
8块 源图像数据
FDCT
基于DCT编码器 量化器
熵编 码器
量化表
熵编码表
（a）基于DCT的编码器
压缩的图像数据
压缩的图像数据
熵解 码器
基于DCT解码器 反量化器
熵编码表
量化表
（b）基于DCT的解码器 图5.2 JPEG编解码器Leabharlann IDCT恢复的图像数据
5.1.1 概述
JPEG编码的基本处理过程包括 ：
➢ 图像准备，图像处理，量化和熵编码（图5.1）
图像准备 象素
块
最小编码 单元
图象处理
预测器
DCT 正变换
量化
熵编码 行程编码
Huffman 编码
算术编码
图5.1 JPEG编码的基本处理过程
5.1.2 基本JPEG编码
基本JPEG编码器和解码器的结构如图5.2。
5.1.2 基本JPEG编码
➢ 基本JPEG的编码方法是顺序编码。 ➢ 基本JPEG编码过程是一次扫描完成的 ➢ 经过Huffman编码用于传输或存储。 ➢ JPEG系列的基本编码器仅适合8比特的样本输
入，且对DC和AC系数各有两张Huffman编码表
5.1.3 渐进编码
➢ 渐进编码方式与基本方式不同，每个图像分量的编码 要经过多次扫描才能完成。
5.1 静止图像的JPEG标准
JPEG标准定义了三个层次：
➢ 5.1.1 概述 ➢ 5.1.2 基本JPEG编码 ➢ 5.1.3 渐进编码 ➢ 5.1.4 锥形编码 ➢ 5.1.5 熵编码 ➢ 5.1.6 应用JPEG标准示例
5.1.1 概述
JPEG已开发三个图像标准：
➢ 第一个称为JPEG标准，1992年正式通过。 ➢ 第二个标准是JPEG-LS，能提供接近无损压缩
渐进编码方式有两种编码模式：
➢ 频谱选择模式从低频到高频发送一系列DCT系数。这种方 法简单易行，但所有的高频信息均会被推迟到后续扫描进 行，结果造成早期扫描的图像模糊不清。
➢ 连续逼近方法由频谱选择方法发展而来。这种模式对所有 的频率均发送DCT系数，但仍然保持较低的传输率。其做 法是：对每个系数首先只传送n1个最重要的比特，第2次 传送n2个最重要的比特，以次类推。这种方法具有良好的 图像质量，即使对早期扫描也不例外。
➢ 然后对已降低分辨率的图像进行有损或无损方式编码。 ➢ 接着对低分辨率图像解码，进行“增加采样”。相邻
的两分辨率的差值可用任何一种编码方式编码。 ➢ 重复上述步骤，直到要编码图像达到完整的分辨率。
5.1.5 熵编码
➢ JPEG标准的熵编码分为2步：首先，将系数转换为中间 符号序列，再对这些符号进行Huffman编码或算术编码。 8×8块的DC值采用差分编码，AC系数的中间符号序列 的差异性比DC系数的差异性略大。DC和AC 系数的统计 量不一样，它们采用了不同的Huffman表。
➢ 将以上两种方法综合，则既具有高效的压缩率，又有优质 的图像。
5.1.4 锥形编码
渐进编码方式有两种编码模式：
➢ 人们有时候会用低分辨率的设备浏览一幅高分辨率的图像。 在这种情况下，就不必为高分辨率的图像传输全部DCT系 数。JPEG标准利用分层模式来解决这个问题。
➢ 思路是：将一幅原始图像的空间分辨率，按照水平方向和 垂直方向分成多个分辨率进行编码，相邻的两分辨率相差 为2的倍数。这种方式又称为锥形（或金字塔）编码方法。