JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼算法及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)PPT優(yōu)秀課件

1、1 4.6.2 JPEG4.6.2 JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼算法標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼算法 及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)技術(shù) JPEG 標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種基本壓縮算法： (1). 基于DCT變換有失真的壓縮算法。 (2). 基于空間預(yù)測(cè)編碼DPCM的無(wú)失真 壓縮算法。 2 一一. . 無(wú)失真的預(yù)測(cè)編碼無(wú)失真的預(yù)測(cè)編碼 無(wú)失真編碼器無(wú)失真編碼器 原圖象數(shù)據(jù) 預(yù)測(cè)器熵編碼器 壓縮圖象數(shù)據(jù) 表說(shuō)明 3 (1). 預(yù)測(cè)器 x是預(yù)測(cè)值 x是該點(diǎn)的實(shí)際值 c b a x 預(yù)測(cè)方法 選擇位 預(yù)測(cè) 0 非預(yù)測(cè) 1 a 2 b 3 c 4 A+B-C 5 A+(B-C)/2) 6 B+(A-C)/2) 7 A+B/2 1、2、3是一維預(yù)

2、測(cè) 4、5、6、7是二維預(yù)測(cè) 2：1的壓縮 4 (2). 熵編碼器 x-x 差值進(jìn)行無(wú)失真的熵編碼 或算術(shù)編碼壓縮比可達(dá)2:1倍。 5 二二. 基于基于DCT 的有失真壓縮編碼的有失真壓縮編碼 有兩種不同性能的層次 基本系統(tǒng) Baseline System 增強(qiáng)系統(tǒng) Extended System Progressive方式方式 自適應(yīng)算法編碼框圖如下自適應(yīng)算法編碼框圖如下: DCT變換 量化器壓縮圖象數(shù)據(jù) 表說(shuō)明表說(shuō)明 原圖象數(shù)據(jù)熵編碼器 8*8塊 這兩個(gè)圖表示同一單分量這兩個(gè)圖表示同一單分量 Y U V R G B 壓縮圖象數(shù)據(jù)熵解碼器 量化器IDTC恢復(fù)圖象數(shù)據(jù) 表說(shuō)明表說(shuō)明 8 1.

3、離散余弦變換離散余弦變換(DCT) JPEG采用8*8二維離散余弦變換。 DCT(Discrete Cosine Transform) 分成8*8小塊。 采樣精度為p位，無(wú)符號(hào)的整數(shù) （0，2 -1）變成有符號(hào)的整數(shù)（-2 ， 2 -1）。 輸入時(shí)要變成有符號(hào)的數(shù)，輸出 時(shí)要變回來(lái)。(-2 ,2 -1) 變成(0,2 -1) p P-1 P-1 P-1 P-1 p 9 8*8 FDCT 和和 IDCT表達(dá)式如下表達(dá)式如下: 10 量化量化 均衡量化器 其量化間隔是等長(zhǎng)的 非均衡量化器 其量化間隔是不等長(zhǎng)的 自適應(yīng)量化器 其量化間隔是隨傳送數(shù)據(jù)而變 為了達(dá)到壓縮的目的，對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行 量化處理

4、，JPEG利用線性均勻量化器,多到 一的映射產(chǎn)生誤差。 F (u,v) = Integer Round ( F(u,v)/Q(u,v) Q(u,v)是量化器步長(zhǎng)，隨位量和彩色分量 不同。 F (u,v) = F (u,v)*Q (u,v) Q QQ 11 量化特性量化特性 12 亮度量化表 13 色度量化表 14 差分差分DC編碼編碼 15 AC 系系 數(shù)數(shù) “Z” 字字 順順 序序 16 幀間編碼幀間編碼 17 熵編碼熵編碼 對(duì)于DC和AC行程碼，再作基于統(tǒng)計(jì)特性 的熵編碼。分兩步進(jìn)行： 1. 首先把DC碼和AC行程碼轉(zhuǎn)換成中間符 號(hào)序列。 2. 然后對(duì)這些符號(hào)序列賦以變長(zhǎng)的碼字。 (1).

5、 中間格式由兩個(gè)符號(hào)組成： w 符號(hào)1，行程，尺寸(分組) w 符號(hào)2，幅值 18 (2). 可變長(zhǎng)熵變碼可變長(zhǎng)熵變碼 63個(gè)AC系數(shù)表示符號(hào)1 符號(hào)2 零行程長(zhǎng)度超過(guò)15，有多個(gè)符號(hào)1 塊結(jié)束 EOB 只有符號(hào)1 （00） 19 20 K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9-30 31 32-63 系數(shù) 12 5 -2 0 2 0 0 0 1 0 -1 0 按JPEG基本系統(tǒng)編碼給出該子塊的編碼。 (1). 對(duì)DC系數(shù)12，落入(-15.-8，8.15) w 查表4.13(P312頁(yè)) 得4； w 查亮度DC系數(shù)表4.15(P314頁(yè)) 得 101 w 而12為1100 所以得到編碼編碼

6、1011100 ZZ(0)=12 例例: 設(shè)某亮度子塊的序列如下 zz(k) 21 (2). 對(duì)AC系數(shù)ZZ(1)=5，落入(-7- 4,47) w 查表4.13(P312頁(yè)) 得3； w 因?yàn)榕cZZ(0)間無(wú)0個(gè)數(shù),所以NNNN=0 用 0/3 查亮度AC系數(shù)表4.17(P315頁(yè)) 得 100 w 而ZZ(1)=5為101 所以得到編碼編碼100101 ZZ(1)=5 22 (3). 對(duì)AC系數(shù)ZZ(2)=-2，落入(-3- 2,2-2) w 查表4.13(P312頁(yè)) 得2； w 因?yàn)榕cZZ(2)間無(wú)0個(gè)數(shù),所以NNNN=0 用 0/2 查亮度AC系數(shù)表4.17(P315頁(yè)) 得 01

7、w 而ZZ(2)=-2為01 所以得到編碼編碼0101 ZZ(2)=-2 23 (4). 對(duì)AC系數(shù)ZZ(3)=0 ZZ(4)=2 中間有一個(gè)0 ZZ(4)=2 w 查表4.13(P312頁(yè)) 得2； w 因?yàn)榕cZZ(3)間 有1個(gè)0,所以NNNN=1 用 1/2 查亮度AC系數(shù)表4.17(P315頁(yè)) 得 11011 w 而ZZ(4)=2為10 所以得到所以得到 ZZ(3)-ZZ(4) 編碼編碼1101110 24 (5). 對(duì)AC系數(shù)ZZ(5)-ZZ(7)=0 ZZ(8)=1 中 間有3個(gè)0 ZZ(8)=1 w 查表4.13(P312頁(yè)) 得1； w 因?yàn)榕cZZ(5)間 有3個(gè)0,所以NN

8、NN=3 用 3/1 查亮度AC系數(shù)表4.17(P315頁(yè)) 得 111010 w 而ZZ(8)=1為1 所以得到所以得到 ZZ(5)-ZZ(8) 編碼編碼1110101 25 (6). ZZ(9)- ZZ(30)=0 ZZ(31)=-1 0的個(gè)數(shù)：30-9+1=22 15 所以先編一個(gè) F/0 ZRL 查表4.17 得到編碼11111111001 22-16=6個(gè)零 6/11111011 -1 0 編碼編碼11110110 26 (7). ZZ(32)-ZZ(63)=0 用EOB結(jié)束（查表4.17）， 0/01010 27 符號(hào)符號(hào)2的編碼規(guī)則的編碼規(guī)則: 正數(shù) 負(fù)數(shù) 例: 正數(shù) 符號(hào)2 負(fù)數(shù) 符號(hào)2 4 100 -4 011 5 101 -5 010 6 110 -6 001 7 111 -7 000