文档介绍：第九讲图像压缩标准的混合编码
图像压缩标准的混合编码
JPEG编码标准
1. JPEG标准的总体目标
2. 有失真编码模式
3. JPEG混合编码的一般过程
MPEG编码标准
1. MPEG系统的参考框架
2. MPEG-1混合编码过程
3. MPEG-2混合编码说明
图像压缩标准的混合编码
JPEG编码标准
工作模式:无失真编码;顺序编码;累进编码;分层编码
实现方案:四种编码模式构成两种基本的压缩算法组合方案
①基于DPCM的无失真编码方案:
DPCM预测编码+ Huffman编码/算术编码
用于保证压缩恢复的实时解码性能,以满足高保真度要求 
②基于DCT的有失真编码方案:用于大幅度提高压缩比
2. 有失真编码模式
⑴顺序编码模式:针对最小编码单元(MCU)的
DCT变换输出,即8×8系数矩阵,
从左到右,从上到下,一次扫描完成压缩编码
扫描方式:逐行扫描,隔行扫描
输入处理:值域层平移,[0,2P-1]→[-2P-1, 2P-1-1]
P为采样精度,P={ 8bit, 12bit, 16bit }
⑵累进编码模式:在顺序编码方法的基础上,
改进编码操作的扫描方式
由粗到细,逐次累加,渐近压缩;
编码过程需经多次扫描才能完成
解压时,信号由模糊逐次清晰
累进编码定义了两个互补过程:分频累进;按位累进
①分频累进法:把单元块的64个DCT系数,按Z形扫描方式,
分割成不同频段及不同分量(DC,AC)分组的多个频率带;
然后分开扫描,按DC系数和AC系数分开编码;
再将AC系数按3个一组进行频谱选择分组;频带集G为:
G={(1,2,3),(4,5,6),…(61,62,63)}
然后进行累进操作,每次扫描选择某些系数进行编码和传送
②按位累进法:按DCT系数的量化精度表示位(bit)
,按位分段的位码集为:
B={(7,6,5,4),3,2,1,0 } →累进操作
⑶分层编码模式
适用场合: 用低分辨率设备,显示或存取高分辨图像
基本思想: 源图像的每个分量用多帧形式表示—
非差分帧后跟差分帧串;每帧按空间分辨率进行分层,
使分辨率沿水平和垂直扫描方向,以22(n-1)倍率关系下降,
再对分层后的低分辨率图像进行编码
解码时,按2的倍数因子即22(n-1)规律,
把分辨率提升;
并用插值方法进行图像恢复
分层编码的基本过程:
①按像元的两维空间分层关系,把源图像的分辨率降低
②选用顺序、累进或无失真编码模式,
对已降低分辨率的图像进行扫描编码
③对低分辨率图像进行解码,以从低层开始重建图像
④用插值滤波器提高重建图像的分辨率,
并作为源图像的预测值;
所形成的差分值,
采用选定模式{ 顺序,累进,无失真}进行编码
⑤重复第③~④步,直至图像达到原来的分辨率
⑴ DCT变换
①数据分块:对输入的静止图像进行分割,
以降低计算复杂性和存储开销
f(x,y)={ B(i,j)|i=1,2,…,N;j=1,2,…,N;N≥8 }
对于JPEG标准,取N=8,即MCU = 8×8,形成64个变换点
例:一幅实际图像的分辨率为256×256,
可分割成16个8×8采样块,需16次DCT系数计算
②子块层平移:把采样数据从无符号整数转换为
带正负号的整数(2的补码表示).其值域映射为:
[0,2p-1]→[-2p-1,2p-1-1]
若采样精度 p=8, 层平移通过减128(27)来完成;
p=12,则减2048(211)
③ FDCT变换:二维数据块的表示空间从时域变换到频域,即
f(x,y)→ F(u,v) = [Fi,j]N×N
对于每个数据块,N=8,得到64个DCT系数,
即频域上64个正交基信号的幅值;包括
一个DC系数F(0,0),63个AC系数F(0,1)~F(7,7),
此即FDCT的输出数据
(2)量化处理
量化作用:对64个频域系数,增加高频分量的零值,
减少低频分量非零数据的幅值及其表示范围;
达到明显的数据压缩效果