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1、圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析基于離散余弦變換的JPEG圖像壓縮算法分析第二組：呂昌偉司慶龍趙甜馮明洋圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析Q1:為什么要進(jìn)行圖像壓縮處理？圖像數(shù)據(jù)量舉例：【存儲】對于每秒25幀，分辨率為512X512，每一個(gè)像素用8比特來表示的視頻圖像視頻圖像數(shù)據(jù)量：512X512X8X25bit/s≈150Mbit/s≈19Mbyte/s≈70,000MB/hr家用VCD存儲容量：650M，74Min對照70G/hr大約需要壓縮100倍【傳輸】Cable1.5-10MbsATM最大可達(dá)34MbsMobi
2、lcommunication10Kbs--1Mbs(移動通信網(wǎng)絡(luò))圖像壓縮的目的：在可能的情況下盡量減少圖像數(shù)據(jù)的尺寸，以便于傳輸、存儲、管理、處理和應(yīng)用。Q2：為什么圖像可以壓縮？（有沒有壓縮的可行性？）1、圖像中的數(shù)據(jù)冗余：空間冗余時(shí)間冗余信息熵冗余結(jié)構(gòu)冗余知識冗余視覺冗余其它冗余2、圖像在一些情況下允許一定程度的失真圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析三、圖像壓縮編碼的分類1、從圖像信息角度對編碼分類信息保持編碼（依據(jù)香農(nóng)的信息論）保真度編碼（允許失真度不同，根據(jù)它的應(yīng)用場合不同）特征抽取2、從圖像編碼方法對編碼
3、分類平均信息方法：利用圖像的統(tǒng)計(jì)特征分配碼字長度，達(dá)到壓縮目的，如Huffman，S-F等預(yù)測方法：圖像信息在空間上具有一些冗余性（可利用一維的預(yù)測編碼）時(shí)間上（可以利用時(shí)間冗余性針尖預(yù)測）變換方法：小波變換離散余弦變換方法頻帶編碼閾值編碼多維技術(shù)自適應(yīng)方法像素編碼：行程編碼等值線編碼位平面編碼等其它：混合編碼二值/圖形編碼彩色圖像編碼矢量量化金字塔編碼基于知識的編碼圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析四、JPEG圖像基礎(chǔ)JPEG是聯(lián)合圖象專家組(JointPictureExpertGroup)的英文縮寫，是國際標(biāo)準(zhǔn)化
4、組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖象的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。與相同圖象質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF，TIFF，PCX)相比，JPEG是目前靜態(tài)圖象中壓縮比最高的。我們給出具體的數(shù)據(jù)來對比一下。圖Clouds.bmp，原圖大小為640*480，256色。用工具SEA(version1.3)將其分別轉(zhuǎn)成24位色BMP、24位色JPEG、GIF(只能轉(zhuǎn)成256色)壓縮格式、24位色TIFF壓縮格式、24位色TGA壓縮格式。得到的文件大小(以字節(jié)為單位)分別為：921,65417,707177,152923,044
5、768,136。可見JPEG比其它幾種壓縮比要高得多，而圖象質(zhì)量都差不多(JPEG處理的顏色只有真彩和灰度圖)。正是由于JPEG的高壓縮比，使得它廣泛地應(yīng)用于多媒體和網(wǎng)絡(luò)程序中，例如HTML語法中選用的圖象格式之一就是JPEG(另一種是GIF)。這是顯然的，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的帶寬非常寶貴，選用一種高壓縮比的文件格式是十分必要的。圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法、兩種熵編碼方法、四種編碼模式。壓縮算法：（1）有損的離散余弦變換DCT（DiscreteCosineTransform）（2）
6、無損的預(yù)測壓縮技術(shù)；熵編碼方法：（1）Huffman編碼；（2）算術(shù)編碼；編碼模式：（1）基于DCT的順序模式：編碼、解碼通過一次掃描完成；（2）基于DCT的漸進(jìn)模式：編碼、解碼需要多次掃描完成，掃描效果由粗到精，逐級遞增；（3）無損模式：基于DPCM，保證解碼后完全精確恢復(fù)到原圖像采樣值；（4）層次模式：圖像在多個(gè)空間分辨率中進(jìn)行編碼，可以根據(jù)需要只對低分辨率數(shù)據(jù)做解碼，放棄高分辨率信息；在實(shí)際應(yīng)用中，JPEG圖像編碼算法使用的大多是離散余弦變換、Huffman編碼、順序編碼模式。這樣的方式，被人們稱為JPE
7、G的基本系統(tǒng)。這里介紹的JPEG編碼算法的流程，也是針對基本系統(tǒng)而言。基本系統(tǒng)的JPEG壓縮編碼算法一共分為11個(gè)步驟：顏色模式轉(zhuǎn)換、采樣、分塊、離散余弦變換（DCT）、Zigzag掃描排序、量化、DC系數(shù)的差分脈沖調(diào)制編碼、DC系數(shù)的中間格式計(jì)算、AC系數(shù)的游程長度編碼、AC系數(shù)的中間格式計(jì)算、熵編碼。下面，將一一介紹這11個(gè)步驟的詳細(xì)原理和計(jì)算過程。四、JPEG圖像基礎(chǔ)圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析四、JPEG圖像壓縮過程分析JPEG壓縮的編解碼互逆過程：圖像壓縮技術(shù)（壓縮算法）分析四、JPEG圖像壓縮過程分
8、析1、顏色模式轉(zhuǎn)換JPEG采用的是YCrCb顏色空間，而BMP采用的是RGB顏色空間，要想對BMP圖片進(jìn)行壓縮，首先需要進(jìn)行顏色空間的轉(zhuǎn)換。YCrCb顏色空間中，Y代表亮度，Cr,Cb則代表色度和飽和度(也有人將Cb,Cr兩者統(tǒng)稱為色度)，三者通常以Y,U,V來表示，即用U代表Cb，用V代表Cr。RGB和YCrCb之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下所示：Y=0.299R+0.587G+0.114BCb
