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1、第8章 数字图像的压缩编码8.1 概述概述 8.2 预测编码预测编码 8.3 统计编码统计编码 8.4 变换编码变换编码 8.5 位平面编码位平面编码 8.6 静止图像压缩编码实例静止图像压缩编码实例 8.7 图像压缩的国际标准简介图像压缩的国际标准简介 T问题问题1 1：数字图像的特点？：数字图像的特点？数据量大：数据量大：5125128bit5125128bit256KB 256KB 256KB25256KB25帧帧/秒秒6400KB=6.25MB6400KB=6.25MB占用的频带较宽：电视图像的带宽占用的频带较宽：电视图像的带宽5 56MHz6MHz，而语，而语言带宽言带宽4KHz4K
2、Hz，频带越宽，技术实现难度越大，频带越宽，技术实现难度越大像素相关性大：压缩潜力大像素相关性大：压缩潜力大评价受人的影响大评价受人的影响大8.1 概述T图像的特点图像的特点 数据量大，为其存储、传输带来困难，需压缩数据量大，为其存储、传输带来困难，需压缩 例：电话线传输速率一般为例：电话线传输速率一般为56kbit/s56kbit/s（波特率）（波特率）一幅彩色图像一幅彩色图像64048024bit=900KB64048024bit=900KB大小大小 1传输一幅图像：时间约传输一幅图像：时间约2 2分钟左右分钟左右 如压缩如压缩2020倍，传一幅图倍，传一幅图6s6s左右，可以接受，实用左
3、右，可以接受，实用 2实时传送：实时传送：64048024bit2564048024bit25帧帧=175Mbit/s=175Mbit/s，时间为时间为50min50min左右左右8.1 概述 实时，要专用信道（卫星、微波网、专线网等技术）实时，要专用信道（卫星、微波网、专线网等技术）另外，大量资料需存储（遥感、医学另外，大量资料需存储（遥感、医学CTCT、MRMR）4如果以200bpi的分辨率传输，一张A4稿纸内容的数 据量为(200210/25.4)（200297/25.4bit)=3866948 bit，需要传送的时间是67s340G硬盘，40000MB8175Mbit/s=约30min
4、8.1 概述火星腐蚀.jpg400400，10.9KB，原图像数据468KB debbie.bmpBMP是一种与设备无关的位图格式。256256，65KB 一般采用非压缩模式8.1.1 图像压缩编码的必要性2000年5月植被指数遥感图.bmp，原图像数据9767202MB8.1.1 图像压缩编码的必要性Buaa.jpg，0.98MB,原图像数据190015608.5MB8.1.1 图像压缩编码的必要性GIF（Graphics Interchange Format）是由为了方便网络传送图像数据而制定的一种图像文件格式，主要采用无损数据压缩方法中压缩效率较高的LZW(字典压缩)算法。214155
5、12帧 43.1KB原图像数据1166KB8.1.1 图像压缩编码的必要性 PNG是Fireworks的文件格式，专门针对网页设计的一种无损压缩图像文件格式。PNG使用从LZW派生的无损数据压缩算法。1024768 1.62MB 原图像数据2.36MB8.1.1 图像压缩编码的必要性ASF是ADVANCED STEAMING FORMAT的缩写。它是一种采用流式传输方式在Internet播放的媒体格式，它可以将整个媒体文件分压成一个个的数据包，再由视频服务器向用户计算机进行连续、实时的传送。视频大小：640480 帧率：25fps 持续时间：32.04s 总帧数：801f原始码流：184320
6、kbit/s 视频平均码流：847kbit/s 压缩比：217.68.1.1 图像压缩编码的必要性RM格式：Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为Real Media，主要用来在低速率的广域网上实时传输活动视频影像，可以根据网络数据传输速率的不同而采用不同的压缩比率，从而实现影像数据的实时传送和实时播放。优点：可以把比较大的电影压缩成比较小的文件。缺点：文件模糊不清，没有收藏价值。8.1.1 图像压缩编码的必要性RMVB格式：这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，比RM多了VB两字，在这里VB是VBR（Variable Bit Rate-可变比特率）的缩写。打破了原
7、先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基础上合理利用比特率资源，在保证了静止画面质量的前提下，大幅地提高了运动图像的画面质量。要想播放这种视频格式，可以使用RealOne Player2.0或RealPlayer8.0加RealVideo9.0以上版本的解码器形式进行播放。视频大小：640256 帧率：25fps 持续时间：28.48s 总帧数：712f 原始码流：98304kbit/s 视频平均码流：605.7kbit/s 压缩比：162.38.1.1 图像压缩编码的必要性图像信源图像信源编码编码图像信源图像信源解码解码图像通信系统模型8.1.1 图像压缩编码的必要性总之，大数
8、据量的图像信息会给存储器的存储容量、通信干线信道的带宽以及计算机的处理速度增加极大的压力。单纯靠增加存储器容量，提高信道带宽以及计算机的处理速度等方法来解决这个问题是不现实的，这时就要考虑压缩。因此，图像数据在传输和存储中，数据的压缩都是必不可少的。8.1.1 图像压缩编码的必要性8.1.2 图像压缩编码的可能性1.数字图像本身的特征带来数据压缩的可能性数字图像本身的特征带来数据压缩的可能性 1）空域冗余空域冗余 也也称称为为空空间间冗冗余余或或几几何何冗冗余余，是是一一种种与与像像素素间间相相关关性性直直接接联系的数据冗余联系的数据冗余 8.1.2 图像压缩编码的可能性2）时域冗余时域冗余
9、又称时间冗余。视频序列每秒有又称时间冗余。视频序列每秒有25-3025-30帧图像，连续播放，帧图像，连续播放，相邻帧之间的时间间隔很小；同时实际生活中的运动物体相邻帧之间的时间间隔很小；同时实际生活中的运动物体具有运动一致性，使得视频序列图像之间有很强的相关性具有运动一致性，使得视频序列图像之间有很强的相关性 3）频域冗余频域冗余 将空域的图像变换到频域中，使得大量的信息能用将空域的图像变换到频域中，使得大量的信息能用较少的数据来表示，从而达到压缩的目的较少的数据来表示，从而达到压缩的目的 4）信息熵冗余信息熵冗余 图像中像素灰度出现的不均匀性，造成图像信息熵图像中像素灰度出现的不均匀性，造
10、成图像信息熵冗余。即用同样长度比特表示每一个灰度，则必然冗余。即用同样长度比特表示每一个灰度，则必然存在冗余。若将出现概率大的灰度级用长度较短的存在冗余。若将出现概率大的灰度级用长度较短的码表示，将出现概率小的灰度级用长度较长的码表码表示，将出现概率小的灰度级用长度较长的码表示，有可能使编码总长度下降示，有可能使编码总长度下降8.1.2 图像压缩编码的可能性T图像中数据冗余的例子图像中数据冗余的例子你的妻子，你的妻子，HelenHelen，将于，将于明天晚上明天晚上6 6点零点零5 5分在上海的分在上海的虹桥机场接你。虹桥机场接你。(23*2+10=5623*2+10=56个半角字符个半角字符
11、)你的妻子将于你的妻子将于明天晚上明天晚上 6 6点零点零5 5分在虹桥机场分在虹桥机场接你。接你。(20*2+3=43(20*2+3=43个半角字符）个半角字符）HelenHelen将于明晚将于明晚6 6点在虹桥机场接你。点在虹桥机场接你。(10*2+7=27(10*2+7=27个半角字符）个半角字符）8.1.2 图像压缩编码的可能性T描述语言1“这是一幅 22的图像，图像的第一个像素是红的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第四个像素是红的”。2“这是一幅22的图像，整幅图都是红色的”整理图像的描述方法可以达到压缩的目的8.1.2 图像压缩编码的可能性T图像无损压缩的原理图像无损压缩的原
12、理RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGB16RGB从原来的1638bit=284bit 压缩为：(1+3)8bit=32bit8.1.2 图像压缩编码的可能性T实际图像中冗余信息的表现（灰度图）实际图像中冗余信息的表现（灰度图）8.1.2 图像压缩编码的可能性T图像冗余信息分析结论图像冗余信息分析结论由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，压缩方由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，压缩方式从这两方面着手来开展式从这两方面着手来开展2）主观视觉冗余:忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓的“有损”压缩1）数据冗余:将图像信息的描
13、述方式改变之后，压缩掉这些冗余。如统计冗余度、空域冗余度、时域冗余度等8.1.2 图像压缩编码的可能性8.1.3 图像压缩编码的分类T保真度分类（）无损压缩（冗余度压缩，无失真压缩，可逆压缩）：压缩比不大，解码可以精确地恢复原图象；（）有损压缩（熵压缩，不可逆压缩）：压缩比高，解码不可以精确地恢复原图象 8.1.3 图像压缩编码的分类T具体编码技术分类预测编码，变换编码，统计编码，模型编码，轮廓编码等 8.1.4 压缩编码系统评价1图像编码压缩名词术语图像编码压缩名词术语 （1）熵（熵（EntropyEntropy）按信息论中信源信息熵的定义：按信息论中信源信息熵的定义：出现的概出现的概 率率
14、 8.1.4 压缩编码系统评价1图像编码压缩名词术语图像编码压缩名词术语 （1）图象）图象熵（熵（EntropyEntropy）设数字图象灰度级集合为设数字图象灰度级集合为 出现的概出现的概 率率 H表示其像素灰度比特数的统计平均值，即给出了对此输表示其像素灰度比特数的统计平均值，即给出了对此输入灰度级集合进行编码时所需要的平均位数的下限。入灰度级集合进行编码时所需要的平均位数的下限。（2）平均码字长度：平均码字长度：8.1.4 压缩编码系统评价（3）编码效率编码效率（4）压缩比 8.1.4 压缩编码系统评价2主观评价系统主观评价系统 （1）基于压缩编码参数的基本评价基于压缩编码参数的基本评价
15、 最佳编码：使R等于或很接近于H，霍夫曼编码 R H。R H引起失真，丢失信息。目的：减少R,使编码效率 1，冗余度08.1.4 压缩编码系统评价例 码字 信息 Pk 0 u1 0.25 1 0 u2 0.25 1 1 u3 0.20 0 0 0 u4 0.150 0 1 0 u5 0.10 0 0 1 1 u6 0.058.1.4 压缩编码系统评价8.1.4 压缩编码系统评价（2）基于保真度准则的评价基于保真度准则的评价 1）客观保真度准则：客观保真度准则：a a）输入图和输出图之间的均方根（）输入图和输出图之间的均方根（rmsrms）误差）误差 b b）输入图和输出图的均方根信噪比）输入图
16、和输出图的均方根信噪比8.1.4 压缩编码系统评价（2）基于保真度准则的评价基于保真度准则的评价 c c）峰值信噪比）峰值信噪比8.1.4 压缩编码系统评价一般一般PSNRPSNR40dB 40dB 人眼看不出来人眼看不出来PSNR PSNR 30 dB 预测值，则记录为预测值，则记录为+4)若真实值若真实值 预测值，则记录为预测值，则记录为-输入图象输入图象:8X20 bits,N1=n*8输出图象输出图象:8+(20-1)X1=27 bits,N2=8+(n-1)*1=n+7压缩比压缩比=N1/N2=8n/(n+7)8 (a)original image (b)Delta=6.5 (c)D
17、elta=13 8.3.1 游程长度编码游程长度编码8.3.2 霍夫曼编码霍夫曼编码8.3.3 算术编码算术编码8.3 统计编码8.3 统计编码 统计编码是指建立在图像统计特性基础之上的一类压缩编码方法，根据信源的概率分布特性，分配不同长度的码字，降低平均码字长度，以提高传输速度，节省存储空间。8.3.1 游程长度编码T举例说明：举例说明：aaaa bbb cc d eeeee fffffff (共共228=176 bit)228=176 bit)4a3b2c1d5e7f (共共12128=96 bit)8=96 bit)T游程：游程：把具有相同灰度值的相邻像素组成的序列；游程中把具有相同灰度
18、值的相邻像素组成的序列；游程中像素的个数称为游长像素的个数称为游长游程0123456789101112131415161718190000011110000000011100000011110000000001000011111100000000110001111110000000111100111111111000000011How many pixels are required by each representation?100 pixels times 1 bit-per-pixel=100 bits16 runs times 4 bits per-pixel(4 bits to r
19、epresent 10)=64 bitsCompression ratio=64/100 or 60%795676861049484528.3.2 霍夫曼编码T基本原理 将在图像中出现次数多的像素值给一个短的编码，将出现次数少的像数值给一个长的编码。T举例说明：aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共228=176 bit)4 3 2 1 5 7 f=0 e=10 a=110 b=1111 c=11100 d=11101 110,110,110,110,1111,1111,1111,11100,11100,11101,10,10,10,10,10,00,00,00,00,0
20、0,00,00 (共 72+52+43+34+25+15=63 bit)1.自然码和变长码自然码和变长码设有一幅设有一幅64X64，3bit灰度图象，其灰度值分布情况如表灰度图象，其灰度值分布情况如表1，若用若用3bit 自然码编码，则自然码编码，则若用表若用表1的变长码进行编码，则的变长码进行编码，则8.3.2 霍夫曼编码Huffman编码编码根据可变长最佳编码定理，应用根据可变长最佳编码定理，应用Huffman 算法而产生的一种算法而产生的一种编码方法。编码方法。在具有相同输入概率集合的前提下，其平均码字长度比其他任在具有相同输入概率集合的前提下，其平均码字长度比其他任何一种唯一可译编码都
21、小，常称为紧凑码。何一种唯一可译编码都小，常称为紧凑码。编码器的输入图象灰度级为编码器的输入图象灰度级为则可以有一种编码方法满足：则可以有一种编码方法满足：2）不用附加说明或附加冗余码，即能区分码流中每一个码字，）不用附加说明或附加冗余码，即能区分码流中每一个码字，唯一可译码；唯一可译码；3）其平均码字长度）其平均码字长度R接近熵且为信息保持（无失真）编码。接近熵且为信息保持（无失真）编码。步骤步骤:1）Pk由大到小排列由大到小排列 2）最小两个概率相加，形成一个新的概率最小两个概率相加，形成一个新的概率集合，再按集合，再按1）重排，直至只有两个概率重排，直至只有两个概率 3）分配码字分配码字
22、8.3.2 霍夫曼编码例例编码效率编码效率灰度级灰度级 pk step1 step2 step3 step4 step5 step6 W1 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.6 1 1 1 1 1 1 0 W2 0.18 0.18 0.18 0.19 0.23 0.37 0.4 001 001 001 000 01 00 1 W3 0.10 0.10 0.13 0.18 0.19 0.23 011 011 010 001 000 01 W4 0.10 0.10 0.10 0.13 0.18 0000 0000 011 010 001 W5 0.07 0.09 0.
23、10 0.10 0100 0001 0000 011 W6 0.06 0.07 0.09 0101 0100 0001 W7 0.05 0.06 00010 0101 W8 0.04 00011Huffman 编码过程示意图例8.3.3 算术编码一种从整体符号序列出发，采用递推形式连续编码的方法。一种从整体符号序列出发，采用递推形式连续编码的方法。1个算术码字要给整个信源符号序列；个算术码字要给整个信源符号序列；与与Huffaman编码方法不同，算术编码不需要将每个信源符号编码方法不同，算术编码不需要将每个信源符号转换为整数个码字（即转换为整数个码字（即1次编码次编码1个符号），个符号），把要
24、压缩处理的整段符号序列把要压缩处理的整段符号序列 映射到映射到0，1)内某一个区段，构造出一个小数内某一个区段，构造出一个小数为所需的唯一可译代码。为所需的唯一可译代码。例：来自例：来自4符号信源符号信源，由，由5个符号组成的符号序列：个符号组成的符号序列：编码开始时，设符号序列占据编码开始时，设符号序列占据0，1)，这个区间，这个区间0，1)根据各信源符号的根据各信源符号的概率分为概率分为4段。段。例：来自例：来自4符号信源符号信源，由，由5个符号组成的符号序列：个符号组成的符号序列：编码完最后编码完最后1个信源符号，得到区间个信源符号，得到区间0.06752，0.06888,任何该区间内的
25、实数，任何该区间内的实数，如如0.068，即可用来表示整个符号序列。，即可用来表示整个符号序列。最后结果显示最后结果显示3位有效数字的位有效数字的1个十进制数表示个十进制数表示5个符号的符号序列，个符号的符号序列，每位信源符号用每位信源符号用0.6个十进制树，接近于信源的熵（个十进制树，接近于信源的熵（0.58个十进制数个十进制数/符号）。符号）。例：二元序列的二进制算术编码例：二元序列的二进制算术编码设有设有1个零记忆信源，信源符号集为个零记忆信源，信源符号集为对序列对序列1011进行算术编码。进行算术编码。最后子区间左端最后子区间左端 85/256=二进制（二进制（0.01010101），
26、），右端右端 7/16=二进制（二进制（0.0111），），编码结果为子区间头尾之间取值，取值为编码结果为子区间头尾之间取值，取值为0.011,编码为编码为011，原来，原来4个符号个符号1011被压缩为被压缩为3个符号个符号011。8.4.1 变换编码的基本原理变换编码的基本原理8.4.2 变换编码特性评价变换编码特性评价8.4.3 变换编码中主要解决的问题变换编码中主要解决的问题8.4.4 变换编码的特点及应用变换编码的特点及应用8.4 变换编码8.4 变换编码 8.4.1 变换编码基本原理变换编码基本原理8.4.2 变换编码特性评价1残余相关准则残余相关准则 变变换换域域内内变变换换系系
27、数数具具有有的的相相关关性性称称为为残残余余相相关关性性，它代表经过正交变换后图像相关性被削弱的程度它代表经过正交变换后图像相关性被削弱的程度2均方误差准则均方误差准则 均均方方误误差差准准则则是是一一种种将将解解码码后后的的重重建建图图像像与与未未经经压压缩缩的的原原始始图图像像之之间间的的均均方方误误差差作作为为衡衡量量各各种种正正交交变变换效果的准则换效果的准则 3主观评价准则主观评价准则 主主观观评评价价就就是是以以人人眼眼能能感感觉觉出出来来的的图图像像质质量量的的好好坏坏和可接受性作为标准进行的评价。和可接受性作为标准进行的评价。8.4.3 变换编码中主要解决的问题T图像变换编码中
28、主要解决的问题如下图像变换编码中主要解决的问题如下1选择变换方法选择变换方法2确定子块图像的大小确定子块图像的大小3变换系数的编码变换系数的编码 8.4.4 变换编码的特点及应用T思想思想 正变换得到的系数矩阵中，数值较大的方差正变换得到的系数矩阵中，数值较大的方差总是集中在少数系数中。通常，大幅度系数总是集中在少数系数中。通常，大幅度系数集中在低频率区，而且图像相关性明显下降，集中在低频率区，而且图像相关性明显下降，对较少的系统可分配少的比特数或不传送。对较少的系统可分配少的比特数或不传送。故正交变换本身只是把分布在变换域中的信故正交变换本身只是把分布在变换域中的信息变得集中起来，为合理少分
29、配给某些数据息变得集中起来，为合理少分配给某些数据比特数提供了可能比特数提供了可能 T块状效应块状效应 块状效应是指当压缩比提高到一定程度后，块状效应是指当压缩比提高到一定程度后，在相邻图像块的边界处，会出现可见的不连在相邻图像块的边界处，会出现可见的不连续性，这会使观察者有非常不舒服的感觉续性，这会使观察者有非常不舒服的感觉 块分割正交变换量化编码解码反变换输入88，1616样本变换确定区域取样与阈值取样决定变换系数的取舍8.4.4 变换编码的特点及应用8.5.1 位平面分解位平面分解8.5.2 位平面编码位平面编码8.5 位平面编码8.5 位平面编码8.5.1 位平面分解位平面分解 位平面
30、分解就是指将一幅具有位平面分解就是指将一幅具有m bitbit灰度级的图象灰度级的图象分解分解 成成m幅幅1bit1bit的二值图象。的二值图象。可以采用如下多项式：可以采用如下多项式：来表示具有mbit灰度级的图像中像素的灰度值。根据上述多项式把1幅灰度图分解成一系列二值图集合的1种简单方法就是把上述多项式的m个系数分别分到m个1 bit的位平面中 固有缺点：是像素点灰度值的微小变化有可固有缺点：是像素点灰度值的微小变化有可能对位平面的复杂度产生明显的影响能对位平面的复杂度产生明显的影响.为减为减少这种灰度值微小变化的影响，可用少这种灰度值微小变化的影响，可用1 1个个mbitbit的灰度码
31、来表示图像。灰度码可由下式计算：的灰度码来表示图像。灰度码可由下式计算：8.5.1 位平面分解8.5.2 位平面编码 位平面分解之后，每个位平面都是二值图像，位平面分解之后，每个位平面都是二值图像，编码方法有编码方法有1-D1-D游程编码，游程编码，2-D2-D游程编码，常游程编码，常数块编码和边界跟踪编码等方法数块编码和边界跟踪编码等方法 二值图像位平面图 灰度变码位平面图 8.6.1 JPEGJPEG基本系统基本系统8.6.2 应用举例应用举例8.6.3 编码比特率的控制编码比特率的控制8.6 静止图像压缩编码实例8.6 静止图像压缩编码实例8.6.1 JPEG JPEG基本系统基本系统
32、JPEGJPEG标准主要采用了基于块的标准主要采用了基于块的DCTDCT变换编码，变换编码，综合利用了以上谈到的游程编码、霍夫曼编码综合利用了以上谈到的游程编码、霍夫曼编码等方法等方法,JPEG,JPEG有损压缩算法编码的流程如图所有损压缩算法编码的流程如图所示示原始图像数据FDCT系数编码量化量化表码表图像分割压缩的图像数据系数编码逆量化IDCT量化表码表图像拼接解压的图像数据 JPEG基本系统框图 8.6.1 JPEG基本系统 不同的应用目的，需要不同的编码质量或编码比特不同的应用目的，需要不同的编码质量或编码比特率，另外，率，另外，JPEGJPEG编码的输出比特率将随图像局部的编码的输出
33、比特率将随图像局部的特性而变化，而大多数的传输信道是固定比特率的。特性而变化，而大多数的传输信道是固定比特率的。为此，要求能够控制为此，要求能够控制JPEGJPEG的编码质量或编码比特率，的编码质量或编码比特率，以满足用户或信道的需要。以满足用户或信道的需要。8.6.3 编码比特率的控制8.7.1 静止图像压缩标准静止图像压缩标准8.7.2 视频压缩编码标准视频压缩编码标准8.7 图像压缩的国际标准简介8.7 图像压缩的国际标准简介T用于压缩静止（灰度、彩色）图像用于压缩静止（灰度、彩色）图像T用于压缩序列（灰度、彩色）图像用于压缩序列（灰度、彩色）图像1JPEGJPEG 1991 1991年
34、提出，可适用于所有连续色调的静止图像压缩年提出，可适用于所有连续色调的静止图像压缩和存储和存储 JPEG定义了三种编码系统：1）基于DCT的有损编码基本系统，可用于绝对多数压 缩应用场合 2）用于高压缩比，高精确度或渐进重建应用的扩展编 码系统 3）用于无失真应用场合的无损系统8.7.1 静止图像压缩标准Huffman输入DCT量化熵编码传送熵解码逆量化IDCT量化表编码表分块8.7.1 静止图像压缩标准JPEG编码的总体框架8.7.1 静止图像压缩标准2JPEG2000JPEG2000 基于小波变换的压缩技术。基于小波变换的压缩技术。JPEG2000JPEG2000增加了新功能，增加了新功能
35、，目标：是进一步改进目前压缩算法的性能，以适应目标：是进一步改进目前压缩算法的性能，以适应低带宽、高噪声的环境，以及医疗图像、电子图书低带宽、高噪声的环境，以及医疗图像、电子图书馆、传真、馆、传真、InternetInternet网上服务和提供知识产权保护网上服务和提供知识产权保护等方面的应用。等方面的应用。运用新标准不仅能提高对图像的压缩质量，尤其是运用新标准不仅能提高对图像的压缩质量，尤其是低码率时的压缩质量，而且还将得到许多增加了的低码率时的压缩质量，而且还将得到许多增加了的功能，包括根据图像质量，视觉感受和分辨率进行功能，包括根据图像质量，视觉感受和分辨率进行渐进传输，对码流的随机存取
36、和处理，开放结构，渐进传输，对码流的随机存取和处理，开放结构，向下兼容等。向下兼容等。8.7.1 静止图像压缩标准1H.261(H.263)为电视会议等应用而定。也称p64标准（p1，2，3）,码流64，128，1920kbit/s,它允许通过T1线路（带宽1.544Mbit/s）以小于150ms的延迟传输运动视频。它将基于DCT的压缩方法进行了扩展，并将帧间冗余的方法包含进来8.7.2 视频压缩编码标准T步骤：步骤：1)对序列中的某参考帧用类似于对序列中的某参考帧用类似于JPEGJPEG的的DCTDCT压缩，压缩，以减少帧内冗余度以减少帧内冗余度 2)估计目标的运动（通过计算当前帧与下一帧估
37、计目标的运动（通过计算当前帧与下一帧间的相关）间的相关）,以确定如何压缩下一帧以减少帧以确定如何压缩下一帧以减少帧间冗度。间冗度。8.7.2 视频压缩编码标准2MPEG-1（1992年）是一种视频压缩标准，主要用于数字媒体上压缩图像数据的存储和提取，此标准无具体的编码程序，而只是确定了一个标准的编码码流和对应的解码器，允许比T1更高的码率和质量8.7.2 视频压缩编码标准3MPEG-2MPEG-2 MPEG-2MPEG-2是继是继MPEG-1MPEG-1之后推出的视频压缩标准，之后推出的视频压缩标准，是面向高质量数字电视的压缩标准。是面向高质量数字电视的压缩标准。MPEG-2MPEG-2可可以
38、说是以说是MPEG-1MPEG-1的扩充，因为它们的基本编码算的扩充，因为它们的基本编码算法都相同。但法都相同。但MPEG-2MPEG-2增加了许多增加了许多MPEG-1MPEG-1没有的没有的功能，例如：运动补偿既可以基于帧也可以基功能，例如：运动补偿既可以基于帧也可以基于场；运动向量的精确度提高到半个像素；离于场；运动向量的精确度提高到半个像素；离散余弦变换中可选择精度；超前预测模式；质散余弦变换中可选择精度；超前预测模式；质量伸缩性（在同一视频流中可容忍不同质量的量伸缩性（在同一视频流中可容忍不同质量的图像）；增加了隔行扫描电视的编码等图像）；增加了隔行扫描电视的编码等。8.7.2 视频
39、压缩编码标准4MPEG-4 目标：音频、视频AV：如静止图像、序列图像、计算机图形、3D模型、动画、语言、声音等进行统一有效的编码 MPEG4建立在数字电视，交互图形和万维网www上，为了适应在窄带宽（64kbit/s）通信线路上对动态图像进行传输的要求8.7.2 视频压缩编码标准ITU视频压缩编码标准标准名标准名称称 制定标准制定标准的机构和的机构和时间时间 压缩比压缩比/目标码率目标码率主要压缩技术主要压缩技术 应用范围应用范围 H.261H.261ITU-TITU-T（19901990）比特率：比特率：p x 64 Kb/s(p:1-31)-DCT DCT-自适应量化自适应量化-Zig-
40、Zag-Zig-Zag 扫描排序扫描排序-前向运动补偿前向运动补偿-整数倍采样精度运动整数倍采样精度运动估计估计-Huffman-Huffman 编码编码-误码回避编码误码回避编码 -ISDN-ISDN 电视电视会议会议H.263H.263ITU-TITU-T(1996)(1996)比特率：比特率：8 Kb/s -1.5 Mb/s-DCT-DCT、自适应量化自适应量化-Zig-Zag-Zig-Zag 扫描排序扫描排序-前向、双向运动补偿前向、双向运动补偿-半采样精度运动估计半采样精度运动估计-重叠运动补偿重叠运动补偿-Huffman-Huffman 编码编码 算术编码算术编码-误码回避误码回避
41、-POTS-POTS 可视可视 电话电话 -桌面可视电桌面可视电话话-移动可视电移动可视电话话H.263H.263ITU-T(1996)ITU-T(1996)比特率：比特率：8 Kb/s 8 Kb/s -1.5 Mb/s1.5 Mb/s-DCT-DCT、自适应量化自适应量化-Zig-Zag-Zig-Zag 扫描排序扫描排序-前向、双向运动补偿前向、双向运动补偿-半采样精度运动估计半采样精度运动估计-重叠运动补偿重叠运动补偿-Huffman-Huffman 编码编码 算术编码算术编码-误码回避误码回避-POTS-POTS 可视电话可视电话 -桌面可视电话桌面可视电话-移动可视电话移动可视电话H.
42、264 H.264 ITU/ISO ITU/ISO-4x44x4整数变换、整数变换、自适应量自适应量化化-前向、双向运动补偿前向、双向运动补偿-多参考帧预测多参考帧预测-1/41/4采样精度运动估计采样精度运动估计-树状结构运动补偿树状结构运动补偿-帧内预测帧内预测-统一可变长编码统一可变长编码-自适应算术编码自适应算术编码-场场/帧自适应编码帧自适应编码-环路去块滤波环路去块滤波-可视电话可视电话-会议电视会议电视-远程医疗远程医疗-远程教学远程教学-网络视频点播网络视频点播-IPTV-IPTV-数字电视数字电视-数字数字HDTVHDTV-数字视频存储数字视频存储 续上表续上表 作业8-1
43、试叙述压缩算法分类？所讲算法的特点？8-2 设某一图像，88，灰度分布如下：4 4 4 4 4 4 4 04 5 5 5 5 5 4 04 5 6 6 6 5 4 04 5 6 7 6 5 4 04 5 6 7 6 5 4 04 5 5 5 5 5 4 04 4 4 4 4 4 4 04 4 4 4 4 4 4 0进行huffman编码，计算熵、平均码字长度、冗余度、编码效率和压缩比8-3 客观保真度准则和主观保真度准则各有什么特点？8-4 数字图像特点？8-5 图像压缩可通过哪两种冗余进行压缩？8-6 解释概念：熵、平均码字长度、编码效率、冗余度、压缩比8-7 简述行程编码、Huffman编码、DPCM、子波编码的原理 作业