討論課-數(shù)據(jù)壓縮

1、農(nóng)業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)農(nóng)業(yè)工程研討農(nóng)業(yè)工程研討課專(zhuān)題十二課專(zhuān)題十二農(nóng)業(yè)工程研討農(nóng)業(yè)工程研討課專(zhuān)題十二課專(zhuān)題十二內(nèi)容1、無(wú)線通信技術(shù)2、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介3、數(shù)據(jù)壓縮算法4、數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)5、總結(jié)無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的所有者。無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換

2、的一種通信方式。無(wú)線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。1、微波是一種無(wú)線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個(gè)微波中繼站。2、衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)幾種主流無(wú)線微波通信技術(shù)的比較幾種主流無(wú)線微波通信技術(shù)的比較ZigbeeZigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。Zigbee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。Zigbee使用頻段為2.4G，868MHz以及91

3、5MHz。在不使用功率放大器的前提下，Zigbee的有效傳輸范圍為10-75m。Bluetooth藍(lán)牙技術(shù)，也就是Bluetooth 。藍(lán)牙技術(shù)是低成本，短距離，可互操作的魯棒性無(wú)線技術(shù)，工作在2.4G頻段，利用快速的連接方式，平時(shí)可以處于“非連接”狀態(tài)節(jié)省能源。連接時(shí)鏈路兩端相互間只是知曉對(duì)方，只有在必要時(shí)才開(kāi)啟鏈路，然后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)關(guān)閉鏈路，因此擁有極低的運(yùn)行和待機(jī)功耗，藍(lán)牙技術(shù)可以提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)幾種主流無(wú)線微波通信技術(shù)的比較幾種主流無(wú)線微波通信技術(shù)的比較超寬頻（超寬頻（UWB）UBW是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦

4、波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB抗干擾性能強(qiáng)，傳輸速率高，發(fā)射功率非常小，常應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。無(wú)線局域網(wǎng)（無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）無(wú)線局域網(wǎng)全稱(chēng)為Wireless Local Area Networks，簡(jiǎn)寫(xiě)為 WLAN。它利用射頻的技術(shù)，使用電磁波取代舊式雙絞銅線來(lái)構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，在空中完成通信連接。無(wú)線局域網(wǎng)基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，在2.4GHz或5GHz射頻波段進(jìn)行無(wú)線連接。WLAN的實(shí)現(xiàn)協(xié)議有很多，其中最為著名也是應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬無(wú)線保真技術(shù)-WiFi，它實(shí)際上提供了一種能

5、夠?qū)⒏鞣N終端都使用無(wú)線進(jìn)行互聯(lián)的技術(shù)，為用戶(hù)屏蔽了各種終端之間的差異性。無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)移動(dòng)通信：移動(dòng)用戶(hù)之間或移動(dòng)用戶(hù)與固定用戶(hù)之間，利用通信衛(wèi)星作為中繼站而進(jìn)行的通信。2G：第二代無(wú)線蜂窩電話通訊協(xié)議3G：第三代無(wú)線蜂窩電話通訊協(xié)議4G：第四代無(wú)線蜂窩電話通訊協(xié)議無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線通信技術(shù)它們按照進(jìn)率1024（2的十次方）來(lái)計(jì)算：8 bit = 1 Byte1 KB = 1,024 Bytes1 MB = 1,024 KB = 1,048,576 Bytes1 GB = 1,024 MB = 1,048,576 KB1 TB = 1,024 GB = 1,048,576 MB1 PB

6、= 1,024 TB = 1,048,576 GB1 EB = 1,024 PB = 1,048,576 TB1 ZB = 1,024 EB = 1,048,576 PB1 YB= 1,024 ZB = 1,048,576 EB1 BB= 1,024 YB = 1,048,576 ZB1 NB = 1,024 BB = 1,048,576 YB1 DB = 1,024 NB = 1,048,576 BB隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來(lái)越大，傳輸所需時(shí)間也越來(lái)越長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在可承受的時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)最小的基本單位是bit，按順序給出所有單

7、位：bit、Byte、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，就是用最少的數(shù)碼來(lái)表示信號(hào)的技術(shù)。由于數(shù)字化的多媒體信息尤其是數(shù)字視頻、高清圖像、音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)量特別龐大，如果不對(duì)其進(jìn)行有效的壓縮就難以得到實(shí)際的應(yīng)用。因此，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)已成為當(dāng)今數(shù)字通信、廣播、存儲(chǔ)和多媒體娛樂(lè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵的共性技術(shù)。由此看來(lái)，通信時(shí)間、傳輸帶寬、存儲(chǔ)空間甚至發(fā)射能量，都可能成為數(shù)據(jù)壓縮的對(duì)象。數(shù)據(jù)壓縮原理：數(shù)據(jù)壓縮的對(duì)象是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的載體，真正有用的不是數(shù)據(jù)本身，二是數(shù)據(jù)所攜帶的信息，大的數(shù)據(jù)量并不代表含有大的信息量，對(duì)于去掉冗余的數(shù)

8、據(jù)對(duì)信息沒(méi)有本質(zhì)的影響。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介首先，數(shù)據(jù)中間常存在一些多余成分，既冗余度。如在一份計(jì)算機(jī)文件中，某些符號(hào)會(huì)重復(fù)出現(xiàn)、某些符號(hào)比其他符號(hào)出現(xiàn)得更頻繁、某些字符總是在各數(shù)據(jù)塊中可預(yù)見(jiàn)的位置上出現(xiàn)等，這些冗余部分便可在數(shù)據(jù)編碼中除去或減少。其次，數(shù)據(jù)中間尤其是相鄰的數(shù)據(jù)之間，常存在著相關(guān)性。如圖片中常常有色彩均勻的背影，電視信號(hào)的相鄰兩幀之間可能只有少量的變化影物是不同的，聲音信號(hào)有時(shí)具有一定的規(guī)律性和周期性等等。因此，有可能利用某些變換來(lái)盡可能地去掉這些相關(guān)性。此外，人們?cè)谛蕾p音像節(jié)目時(shí)，由于耳、目對(duì)信號(hào)的時(shí)間變化和幅度變化的感受能力都有一定的極限，如人眼對(duì)影視節(jié)目有視覺(jué)

9、暫留效應(yīng)，人眼或人耳對(duì)低于某一極限的幅度變化已無(wú)法感知等，故可將信號(hào)中這部分感覺(jué)不出的分量壓縮掉或“掩蔽掉”。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介顏色不敏感因素224 顏色 (16,777,216色)28 顏色 (256色)重復(fù)數(shù)據(jù)音頻不敏感性SQ無(wú)損音質(zhì)，HQ高品質(zhì)音質(zhì)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介冗余基本概念冗余：信息所具有的各種性質(zhì)中多余的無(wú)用空間冗余度：多余的無(wú)用空間的程度l1 空間冗余規(guī)則物體的物理相關(guān)性l2 時(shí)間冗余視頻與動(dòng)畫(huà)畫(huà)面間的相關(guān)性l3 統(tǒng)計(jì)冗余具有空間冗余和時(shí)間冗余l(xiāng)4 結(jié)構(gòu)冗余規(guī)則紋理、相互重疊的結(jié)構(gòu)表面l5 信息冗余編碼冗余，數(shù)據(jù)與攜帶的信息l6 視覺(jué)冗余視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)敏感

10、度和非線性感覺(jué)l7 知識(shí)冗余憑借經(jīng)驗(yàn)識(shí)別l8 其他冗余上述7種以外的冗余數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介1) 文本 假設(shè)屏幕顯示分辨率為1024768，字符為1616點(diǎn)陣， 每個(gè)字符用4個(gè)字節(jié)表示，則顯示一屏字符所需要的存儲(chǔ)空間為： （1024/16）（768/16）4 B = 12288 B（約合12KB）2) 圖像 假定圖像顯示在1024768分辨率的屏幕上，則滿屏幕 像點(diǎn)所占用的空間為： 1024768log2256 = 768 KB3) 音頻 假定模擬聲音頻率22050 Hz，其數(shù)字采樣頻率44100 Hz， 采樣精度為16bit，雙聲道立體聲模式，則1min所需數(shù)據(jù)量為： 44100

11、Hz2B (16bit采樣精度)2 (雙聲道)60s = 10 MB/min4) 視頻 采用帶寬為5MHz的PAL制視頻信號(hào)，掃描速度25幀/ s， 樣本寬度24bit，采樣頻率最低10MHz，則一幀數(shù)字化圖像所占用的 最少存儲(chǔ)空間為： 10 (采樣頻率)25 (掃描速度)24 (樣本寬度) = 9.6Mbit (合1.2 MB)不同種類(lèi)數(shù)據(jù)的壓縮率對(duì)比數(shù)據(jù)壓縮的方式非常多，不同特點(diǎn)的數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)壓縮方式（也就是編碼方式），下面從幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介（3）無(wú)損壓縮與有損壓縮無(wú)損壓縮利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，其壓縮比一般比較低。有損壓縮方法利用了人類(lèi)視覺(jué)、

12、聽(tīng)覺(jué)對(duì)圖像、聲音中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮的過(guò)程中損失一定的信息。（1）即時(shí)壓縮和非即時(shí)壓縮即時(shí)壓縮一般應(yīng)用在影像、聲音數(shù)據(jù)的傳送中，具有即時(shí)性。非即時(shí)壓縮在需要的情況下才進(jìn)行，沒(méi)有即時(shí)性。非即時(shí)壓縮一般不需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，直接在計(jì)算機(jī)中安裝并使用相應(yīng)的壓縮軟件就可以了。（2）數(shù)據(jù)壓縮和文件壓縮數(shù)據(jù)是專(zhuān)指一些具有時(shí)間性的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)常常是即時(shí)采集、即時(shí)處理或傳輸?shù)摹Ｎ募嚎s就是專(zhuān)指對(duì)將要保存在磁盤(pán)等物理介質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮過(guò)程：壓縮=模型+編碼輸入模型編碼輸出符號(hào)概率代碼數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法哈夫曼編碼算術(shù)編碼行程編碼LZW編碼壓縮比：2:1 5:1

13、預(yù)測(cè)編碼變換編碼壓縮比：1:100數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法哈夫曼編碼（霍夫曼編碼） 無(wú)損編碼。原理 ：出現(xiàn)頻率高的數(shù)據(jù)編碼長(zhǎng)度短，反之亦然。1 信號(hào)源的數(shù)據(jù)按照出現(xiàn)概率遞減的順序排列。2 合并兩個(gè)最小出現(xiàn)概率，作為新數(shù)據(jù)出現(xiàn)概率。3 重復(fù)進(jìn)行12，直至概率相加為1為止。4 合并運(yùn)算時(shí)，概率大者取0，概率小者取1。5 記錄概率為1處到信號(hào)源的0、1序列。哈夫曼編碼(Huffman Coding)數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法設(shè)某信源產(chǎn)生有五種符號(hào)u1、u2、u3、u4和u5，對(duì)應(yīng)概率P1=0.4，P2=0.1，P3=P4=0.2，P5=0.1。首先，將符號(hào)按照概率由大到小排隊(duì)，如圖所示。編碼時(shí)，從最小

14、概率的兩個(gè)符號(hào)開(kāi)始，可選其中一個(gè)支路為0，另一支路為1。這里，我們選上支路為0，下支路為1。再將已編碼的兩支路的概率合并，并重新排隊(duì)。多次重復(fù)使用上述方法直至合并概率歸一時(shí)為止。從圖（a）和（b）可以看出，兩者雖平均碼長(zhǎng)相等，但同一符號(hào)可以有不同的碼長(zhǎng)，即編碼方法并不唯一，其原因是兩支路概率合并后重新排隊(duì)時(shí)，可能出現(xiàn)幾個(gè)支路概率相等，造成排隊(duì)方法不唯一。一般，若將新合并后的支路排到等概率的最上支路，將有利于縮短碼長(zhǎng)方差，且編出的碼更接近于等長(zhǎng)碼。這里圖（a）的編碼比（b）好。哈夫曼編碼(Huffman Coding)數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法算術(shù)編碼 無(wú)損壓縮編碼，屬于統(tǒng)計(jì)編碼。原理：將被編碼的

15、信息表示成實(shí)數(shù)軸上0和1之間的間隔，信息越長(zhǎng)，間隔越小，表示這一間隔所需的二進(jìn)制位數(shù)就越多。算術(shù)編碼對(duì)整條信息（無(wú)論信息有多么長(zhǎng)），其輸出僅僅是一個(gè)數(shù)，而且是一個(gè)介于0和1之間的二進(jìn)制小數(shù)。算術(shù)編碼數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法例：考慮某條信息中可能出現(xiàn)的字符僅有 a b c 三種，我們要壓縮保存的原始信息為 bccb第一步第一步：在沒(méi)有開(kāi)始?jí)嚎s進(jìn)程之前，假設(shè)我們對(duì) a b c 三者在信息中的出現(xiàn)概率一無(wú)所知（我們采用的是自適應(yīng)模型），即認(rèn)為三者的出現(xiàn)概率相等，也就是都為1/3，我們將0-1區(qū)間按照概率的比例分配給三個(gè)字符，即a從0.0000到0.3333，b從0.3333到0.6667，c從0.6

16、667到1.0000。用圖形表示就是：算術(shù)編碼數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法第二步第二步：現(xiàn)在我們拿到第一個(gè)字符b，讓我們把目光投向b對(duì)應(yīng)的區(qū)間0.3333-0.6667。這時(shí)由于多了字符b，三個(gè)字符的概率分布變成：Pa=1/4，Pb=2/4，Pc=1/4。好，讓我們按照新的概率分布比例劃分0.3333-0.6667這一區(qū)間，劃分的結(jié)果可以用圖形表示為：算術(shù)編碼例：考慮某條信息中可能出現(xiàn)的字符僅有 a b c 三種，我們要壓縮保存的原始信息為 bccb數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法第三步第三步：接著我們拿到字符c，我們現(xiàn)在要關(guān)注上一步中得到的c的區(qū)間 0.5834-0.6667。新添了c以后，三個(gè)字符的概

17、率分布變成Pa=1/5，Pb=2/5，Pc=2/5。我們用這個(gè)概率分布劃分區(qū)間0.5834-0.6667：算術(shù)編碼例：考慮某條信息中可能出現(xiàn)的字符僅有 a b c 三種，我們要壓縮保存的原始信息為 bccb數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法第四步第四步：現(xiàn)在輸入下一個(gè)字符c，三個(gè)字符的概率分布為：Pa=1/6，Pb=2/6，Pc=3/6。我們來(lái)劃分c的區(qū)間0.6334-0.6667：算術(shù)編碼例：考慮某條信息中可能出現(xiàn)的字符僅有 a b c 三種，我們要壓縮保存的原始信息為 bccb數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法第五步第五步：輸入最后一個(gè)字符b，因?yàn)槭亲詈笠粋€(gè)字符，不用再做進(jìn)一步的劃分了，上一步中得到的b的區(qū)間

18、為0.6390-0.6501，好，讓我們?cè)谶@個(gè)區(qū)間內(nèi)隨便選擇一個(gè)容易變成二進(jìn)制的數(shù)，例如0.64，將它變成二進(jìn)制0.1010001111，去掉前面沒(méi)有太多意義的0和小數(shù)點(diǎn)，我們可以輸出1010001111，這就是信息被壓縮后的結(jié)果，我們完成了一次最簡(jiǎn)單的算術(shù)壓縮過(guò)程。算術(shù)編碼例：考慮某條信息中可能出現(xiàn)的字符僅有 a b c 三種，我們要壓縮保存的原始信息為 bccb數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法行程編碼（Run Length Coding） 無(wú)損壓縮編碼。原理：用一個(gè)符號(hào)值或串代替具有相同值的連續(xù)符號(hào)，使符號(hào)長(zhǎng)度少于原始數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。例一個(gè)字符串：5 5 5 5 5 5 7 7 7 7 7 3 3 3

19、 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1行程編碼：(5,6) (7,5) (3,3) (2,4) (1,7)可見(jiàn)，行程編碼的位數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于原始字符串的位數(shù)。在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)，沿一定方向排列的，具有相同灰度值的像素被看成是連續(xù)符號(hào)，并用字串代替這些連續(xù)符號(hào)，可大幅度減少數(shù)據(jù)量。行程編碼數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法LZW（Lempel Ziv Welch）無(wú)損壓縮編碼，用于圖像數(shù)據(jù)的壓縮。原理：把復(fù)雜的數(shù)據(jù)用簡(jiǎn)單的代碼表示，并把代碼和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立轉(zhuǎn)換表又叫“字符串表”。轉(zhuǎn)換表記錄了代碼和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在壓縮和解壓縮過(guò)程中，LZW壓縮編碼會(huì)生成兩個(gè)完全相同的轉(zhuǎn)換表，數(shù)據(jù)以嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的方式被

20、壓縮和還原。但是應(yīng)該注意到的是，這里的編譯表不是事先創(chuàng)建好的，而是根據(jù)原始文件數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，解碼時(shí)還要從已編碼的數(shù)據(jù)中還原出原來(lái)的編譯表。LZW壓縮技術(shù)對(duì)于可預(yù)測(cè)性不大的數(shù)據(jù)具有較好的處理效果，常用于TIF格式的圖像壓縮，其平均壓縮比在2：1以上，最高壓縮比可達(dá)到3：1。LZW編碼數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法LZW編碼流程圖對(duì)于文本文件，LZW算法的壓縮率可以達(dá)到30%50%。對(duì)于二進(jìn)制文件，LZW算法的壓縮率則不太好，一般在50%以上。預(yù)測(cè)編碼 有損壓縮編碼，主要對(duì)統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮原理：用原樣本值對(duì)新樣本進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到新樣本的預(yù)測(cè)值。接著，取新樣本的實(shí)際值和預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，二者相減得到差值，然

21、后對(duì)差值進(jìn)行編碼。數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法預(yù)測(cè)編碼中典型的壓縮方法有脈沖編碼調(diào)制（PCM，Pulse Code Modulation）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM，Differential Pulse Code Modulation）、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ADPCM，Adaptive Differential Pulse Code Modulation）等。預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)編碼用于圖像的傳輸和存儲(chǔ)。對(duì)于連續(xù)的多幀圖像，新一幀通常保留前一幀的部分內(nèi)容。首先存儲(chǔ)當(dāng)前內(nèi)容，如像點(diǎn)、幀或線。然后與下一幀圖像進(jìn)行比較（預(yù)測(cè)），把不同點(diǎn)存儲(chǔ)或傳輸，而相同點(diǎn)則是數(shù)據(jù)冗余，予以剔除。變換編碼 (Transfo

22、rm coding) 有損壓縮編碼，用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。原理：首先對(duì)時(shí)域上的信號(hào)進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算，并變換到頻域上，然后在頻域上對(duì)變換后的信號(hào)進(jìn)行編碼。數(shù)據(jù)壓縮算法數(shù)據(jù)壓縮算法變換編碼不是直接對(duì)空域圖像信號(hào)進(jìn)行編碼，而是首先將空域圖像信號(hào)映射變換到另一個(gè)正交矢量空間（變換域或頻域），產(chǎn)生一批變換系數(shù)，然后對(duì)這些變換系數(shù)進(jìn)行編碼處理。變換編碼是一種間接編碼方法，其中關(guān)鍵問(wèn)題是如何在變換域中使數(shù)據(jù)相關(guān)性大大減少，數(shù)據(jù)冗余量減少，參數(shù)獨(dú)立，數(shù)據(jù)量少，這樣再進(jìn)行量化，編碼就能得到較大的壓縮比。變換編碼典型的準(zhǔn)最佳變換有DCT（離散余弦變換）、DFT(離散傅里葉變換)、WHT（Walsh Hadama 變

23、換）、HrT(Haar 變換)等。數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)圖像JPEG編碼技術(shù)lJPEG算法根據(jù)人眼對(duì)亮度和顏色變化比較敏感的原理，在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮時(shí)，只保存亮度和顏色變化的數(shù)據(jù)部分，而舍棄人眼不敏感的成分，以達(dá)到壓縮的目的。l在圖像還原時(shí)，并不重新建立原始圖像，而是生成類(lèi)似圖像，該圖像保留了人眼敏感的色彩和亮度。lJPEG適合于連續(xù)色調(diào)、多級(jí)灰度、彩色或黑白圖像的數(shù)據(jù)壓縮。無(wú)損壓縮比：大約為4:1。有損壓縮比：在10:1100:1之間。不大于40:1時(shí)，還原的圖像在色彩、清晰度、顏色分布等方面與原始圖像相比，誤差不大，基本上保持了原始圖像的風(fēng)貌。JPEG 是Joint Photogr

24、aphic Experts Group（聯(lián)合圖像專(zhuān)家小組）的縮寫(xiě)，是第一個(gè)國(guó)際圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。JPEG圖像壓縮算法能夠在提供良好的壓縮性能的同時(shí)，具有比較好的重建質(zhì)量，被廣泛應(yīng)用于圖像、視頻處理領(lǐng)域。人們?nèi)粘Ｅ龅降摹?jpeg”、.jpg“等指代的是圖像數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮編碼后在媒體上的封存形式，不能與JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)混為一談。順序模式累進(jìn)模式數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮操作模式1.基于基于DCT的連續(xù)模式的連續(xù)模式（Sequential DCT-based mode of operation）2.基于基于DCT的漸進(jìn)模式的漸進(jìn)模式（Progressive DCT-based mode of o

25、peration）3.無(wú)失真模式無(wú)失真模式（Lossless mode of operation）使用預(yù)測(cè)性編碼代替基于DCT的變換，而且在這個(gè)模式中沒(méi)有涉及量化。4.分級(jí)模式分級(jí)模式（Hierarchical mode of operation）圖像以數(shù)種分辨率來(lái)壓縮，其目的是為了讓具有高分辨率的圖像也可以在較低分辨率的設(shè)備上顯示。一次將圖像由左到右、由上到下順序處理。從模糊到清晰的方式來(lái)傳送圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG算法的三種壓縮系統(tǒng)l基線編碼系統(tǒng)。面向大多數(shù)有損壓縮的應(yīng)用，采用DCT變換壓縮。輸入圖像精度8位/像素/色，順序模式，采用Huffman或算術(shù)編碼；l擴(kuò)展編碼系統(tǒng)。為

26、滿足更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用而設(shè)置的，從低分辨率到高分辨率逐步遞進(jìn)傳遞的應(yīng)用。輸入圖像精度12位/像素/色，累進(jìn)模式， 采用Huffman或算術(shù)編碼；l獨(dú)立編碼系統(tǒng)。面向無(wú)損壓縮的應(yīng)用，采用無(wú)損預(yù)測(cè)壓縮。輸入圖像精度16位/像素/色，順序模式，采用Huffman或算術(shù)編碼。JPEG壓縮步驟 采樣DCT變換量化編碼動(dòng)態(tài)圖像動(dòng)態(tài)圖像-MPEG壓縮編碼技術(shù)壓縮編碼技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG(Moving/Motion Picture Expert Group)是專(zhuān)門(mén)從事多媒體音、視頻壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的國(guó)際組織，針對(duì)視頻編碼制定標(biāo)準(zhǔn)。MPEG視頻壓縮算法的基本思路l用幀間預(yù)測(cè)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償解決時(shí)間冗余l(xiāng)用變換編碼和預(yù)測(cè)編碼解決空間冗余MPE