文档介绍：多媒体图像压缩技术
姓名:Vencent Lee
摘要:多媒体数据压缩技术是现代网络发展的关键性技术之一。由于图像和声音信号中存在各种各样的冗余,为数据压缩提供了可能。数据压缩技术有无损压和有损压缩两大类,这些压缩技术又各有不同的标准。
一、多媒体数据压缩技术
仙农()在创立信息论时,提出把数据看作是信息和冗余度的组合。早期的数据压缩之所以成为信息论的一部分是因为它涉及冗余度问题。而数据之所以能够被压缩是因为其中存在各种各样的冗余;其中有时间冗余性、空间冗余性、信息熵冗余、先验知识冗余、其它冗余等。时间冗余是语音和序列图像中常见的冗余,运动图像中前后两帧间就存在很强的相关性,利用帧间运动补兴就可以将图像数据的速率大大压缩。语音也是这样。尤其是浊音段,在相当长的时间内(几到几十毫秒)语音信号都表现出很强的周期性,可以利用线性预测的方法得到较高的压缩比。空间冗余是用来表示图像数据中存在的某种空间上的规则性,如大面积的均匀背景中就有很大的空间冗余性。信息熵冗余是指在信源的符号表示过程中由于未遵循信息论意义下最优编码而造成的冗余性,这种冗余性可以通过熵编码来进行压缩,经常使用的如Huff-man编码。先验知识冗余是指数据的理解与先验知识有相当大的关系,如当收信方知道一个单词的前几个字母为administrato时,立刻就可以猜到最后一个字母为r,那么在这种情况下,最后一个字母就不带任何信息量了,这就是一种先验知识冗余。其它冗余是指那些主观无法感受到的信息等带来的冗余。
通常数据压缩技术可分为无损压缩(又叫冗余压缩)和有损压缩(又叫熵压缩)两大类。无损压缩就是把数据中的冗余去掉或减少,但这些冗余量是可以重新插入到数据中的,因而不会产生失真。该方法一般用于文本数据的压缩,它可以保证完全地恢复原始数据;其缺点是压缩比小(其压缩比一般为2:1至5:1)。有损压缩是对熵进行压缩,因而存在一定程度的失真;它主要用于对声音、图像、动态视频等数据进行压缩,压缩比较高(其压缩比一般高达20:1以上。最新被称为“E—igen—ID”)。对于多媒体图像采用的有损压缩的标准有静态图像压缩标准(JPEG标准,即‘JointPhotographicExpertGroup’标准)和动态图像压缩标准(MPEG标准,即‘MovingPictureExpertGroup’标准)。
JPEG利用了人眼的心理和生理特征及其局限性来对彩色的、单色的和多灰度连续色调的、静态图像的、数字图像的压缩,因此它非常适合不太复杂的以及一般来源于真
实景物的图像。它定义了两种基本的压缩算法:一种是基于有失真的压缩算法,另一种是基于空间线性预测技术(DPCM)无失真的压缩算法。为了满足各种需要,它制定了四种工作模式:无失真压缩、基于DCT的顺序工作方式、累进工作方式和分层工作方式。
MPEG用于活动影像的压缩。MPEG标准具体包三部分内容:(1)MPEG视频、(2)MPEG音频、(3)MP系统(视频和音频的同步)。MPEG视频是标准的核心分,它采用了帧内和帧间相结合的压缩方法,以离散余变换(DCT)和运动补偿两项技术为基础,在图像质量基不变的情况下,MPEG可把图像压缩至1/100或更MPEG音频压缩算法则是根据人耳屏蔽滤波功能。利用音响