靜態(tài)圖像壓縮標準JPEG

靜態(tài)圖像壓縮標準JPEGDylan跨學科工作坊JPEG背景簡介PNG格式591kbJPEG格式66kb跨學科工作坊JPEG背景簡介名稱由來JPEG是聯(lián)合圖片專家組(JointPhotographicExpertsGroup)，是由ISO和IEC兩個組織機構聯(lián)合組成的專家組制定的靜態(tài)圖像壓縮標準；于1991年發(fā)行標準草案特點有損壓縮，利用了人的視覺系統(tǒng)的特性，量化和無損壓縮編碼相結合去掉視覺的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息；適應于灰度圖像和彩色圖像；利用人的視覺特性，25:1的壓縮比可以得到很好的質(zhì)量跨學科工作坊JPEG背景簡介主要壓縮算法離散余弦變換(DiscreteCosineTransform,DCT)為基礎的有損壓縮算法

基于DCT的順序編碼模式（單遍掃描完成一個圖像分量的編碼）

基于DCT的漸進編碼模式（多次掃描，由粗到精的漸進碼流結構）

基于DCT的分層編碼模式（多分辨率的碼流結構）差值脈沖編碼（DifferentialPulse-CodeModulation,DPCM）為基礎的無損壓縮算法跨學科工作坊基于DCT的順序編碼模式1.將圖像從RGB空間變換到YUV空間（用亮度、色差表示原圖像）2.將圖像矩陣分塊，對每一塊單獨進行DCT變換。DCT變換矩陣的大小為8×8。（根據(jù)人眼對亮度信號比對色度信號更加敏感的生理特性，對Y分量劃分為8×8塊，對U、V分量劃分為16×16的塊。U、V分量的每一塊舍棄1/2的信息后形成一個8×8的矩陣。）3.對變換后的DCT矩陣進行量化處理（低頻部分用小的值量化，高頻部分用大的值量化，量化的結果將會在高頻部分出現(xiàn)大量的0）跨學科工作坊基于DCT的順序編碼模式4.DC（直流）系數(shù)的編碼和AC（交流）系數(shù)的行程編碼5.熵編碼(entropycoding)：哈夫曼或算術編碼基于DCT的編碼過程如下量化表跨學科工作坊矩陣分塊跨學科工作坊DCT變換離散余弦變換(DCT)X的離散余弦變換(DCT)為Y（X,Y是N×N矩陣）正變換FDCT逆變換IDCT跨學科工作坊量化處理JPEG采用線性均勻量化器，定義為對64個DCT系數(shù)除以量化步長，再四舍五入取整。FQ(u,v)=IntegerRound[F(u,v)/Q(u,v)]（Q(u,v)：量化器步長，是量化表的元素）量化表系數(shù)隨DCT系數(shù)的位置和彩色分量不同有不同的值，尺寸為8*8，與64個變換系數(shù)一一對應?？鐚W科工作坊編碼方式DCT變換后，能量集中在左上角。由于兩個相鄰的8×8子塊的DC系數(shù)相差很小，采用DPCM對直流(DC)系數(shù)單獨編碼。其它63個元素是交流(AC)系數(shù)，采用行程編碼。為了保證低頻分量先出現(xiàn)，高頻分量后出現(xiàn)，同時增加連續(xù)“0”的個數(shù)，采用Zig-Zag的排列方法。跨學科工作坊編碼方式跨學科工作坊熵編碼為了進一步壓縮數(shù)據(jù)，需對DC碼和AC行程編碼的碼字再做基于統(tǒng)計特性的熵編碼JPEG建議的熵編碼是Huffman編碼和自適應二進制編碼Huffman編碼:依據(jù)字符出現(xiàn)概率來構造異字頭的平均長度最短的碼字自適應二進制編碼:把整個輸入的消息編碼為一個數(shù)，一個滿足(0.0≤n<1.0)的小數(shù),自適應算術編碼中，信源符號的概率根據(jù)編碼時符號出現(xiàn)的頻繁程度動態(tài)地進行修改跨學科工作坊基于DCT的漸進編碼模式與順序模式編碼步驟基本一致圖像分量編碼經(jīng)過多次掃描完成按頻段漸進一次掃描中，只對DCT變換中的某些頻段的系數(shù)進行編碼傳送，然后累進的方式對其他頻段進行編碼與傳送，直至將全部系數(shù)傳遞完畢按位漸進對DCT系數(shù)按照其數(shù)位由高至低分成若干段，依次對各段進行壓縮編碼，先對最有效位的N位進行編碼傳送，直至將全部系數(shù)傳遞完畢跨學科工作坊基于DCT的漸進編碼模式跨學科工作坊基于DCT的分層編碼模式（1）降低原始圖像的空間分辨率。（2）對已經(jīng)降低分辨率的圖像按照順序編碼模式進行壓縮并存儲或傳輸。（3）對低分辨率圖像進行解碼，然后用插值法提高圖像的分辨率。（4）將分辨率已經(jīng)升高的圖像作為原圖像的預測值，并把它與原圖像的差值進行基于DCT的編碼。（5）重復步驟3、4直到圖像達到完整的分辨率。在必須使用低分辨率的設備來存取或觀察高分辨率圖象的應用中，這種方式非常有效。跨學科工作坊基于DPCM的無損編碼模式 為了滿足無失真壓縮的需要，JPEG選擇的一種簡單的預測編碼方式。優(yōu)點：硬件容易實現(xiàn)，圖象重建質(zhì)量好缺點：壓縮比太低（2：1）無失真編碼器源圖像數(shù)據(jù)壓縮的圖像數(shù)據(jù)預測器熵編碼器跨學科