图像与视频压缩原理.pptx

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1、视频压缩技术的重要性视频压缩技术的重要性High-Definition Television(HDTV)1920 x1080 30 frames per second(full motion)8 bits for each three primary colors(RGB)Total 1.5 Gb/sec!Cable TV:each cable channel is 6 MHzMax data rate of 19.2 Mb/secReduced to 18 Mb/sec w/audio+control Compression rate must be 80:1!第1页/共21页图像和视频压缩

2、的本质图像和视频压缩的本质空间冗余信息时间冗余信息第2页/共21页图像压缩方法举例图像压缩方法举例 隔行扫描 颜色信号的变换 基于视觉特点来抑制高频率部 熵编码 小波变换第3页/共21页图像压缩基本原理图像压缩基本原理 -JPEG-JPEG压缩标准压缩标准第4页/共21页图像压缩基本原理图像压缩基本原理 -JPEG-JPEG压缩标准压缩标准Zig-Zag Scan,Run-length codingQuantization major reduction controls quality“Intra-FrameEncoded”第5页/共21页图像压缩基本原理图像压缩基本原理 -DCT-DCT变

3、换变换图像的高频部分对画质影响是不明显的，而低频则比较明显越往右下方，频率越高，这样的图像越难以辨认图像高频部分确实主要保存图像的轮廓、纹理第6页/共21页图像压缩基本原理图像压缩基本原理 -量化量化量化：将64个DCT系数除以对应的量化步长，然后四舍五入求出整数值量化步长是人为规定的，那么怎么去定这个值呢，实际上，在JPEG基本算法中给出了一套量化表，这些表是经过广泛实验后计算得出左上频率最低，向右下递增，所以量化步长的总体规律也是这样递增，即对频率越高的部分设定更大的量化步长，进行更大程度的压缩颜色深度代表了步长第7页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -ZIGZAG-ZIGZAG

4、 扫描扫描第8页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -游程编码游程编码经过Zigzag扫描后，得到的是一个一元数组，然后对数组进行游程编码。假设一个数组4,0,3,0,0,2,0,6,0,0,7，我们用一个（run,level）来表示，level表示非0数，run表示这个非零数前0的个数。这样上面的数组就变为：(0,4)(1,3)(2,2)(1,6)(2,7)。特别的，需要注意(0，0)和(15，0)两个特殊情况，(0，0)表示块结束标志EOB(End Of Block)，(15，0)表示ZRL，就是连续16个0时用ZRL表示。第9页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 Huff

5、man Encoding Huffman Encoding出现概率大的，用短码；出现概率小的，用长码。第10页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 Huffman Encoding Huffman Encoding在JPEG中，DCT将图像压缩为88 的小块，然后依次放入文件中，这种算法靠丢弃频率信息实现压缩，因而图像的压缩率越高，频率信息被丢弃的越多。在极端情况下，JPEG图像只保留了反映图像外貌的基本信息，精细的图像细节都损失了，这样块状失真就很明显。而离散小波的粗略边缘可以消除DCT压缩普遍具有的方块效应。第11页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 小波变换小波变换每一幅L

6、LX图像都是上一级LL(X-1)的子图,例如，LL3的数据加上LH3、HL3、HH3就能得到LL2，LL2加上LH2、HL2、HH2就能得到LL1，LL1加上LH1、HL1、HH1就能得回原图。那么，当图片不断的分裂下去，就得到了分裂次数加一的分辨率级数，这样就生成了多种空间分辨率图像，利于压缩而不产生块状的失真。第12页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -影响图像质量的参数影响图像质量的参数比特率bitrate：比特率代表用多少位来表示一个像素，比特率大的时候画质较好。压缩率比：量化步长越大，压缩比越大，画质也就差些。4种DCT分块下的图像小波变换2次、4次、7次的图像第13页/共

7、21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -图像质量的衡量图像质量的衡量第14页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -视频压缩标准视频压缩标准帧内压缩：将每个图像帧作为一个静态图片来压缩帧间压缩：通过图像帧间冗余减小或者消除的方式来达到压缩的目的I 帧：帧间编码，每个帧独立编码P帧：利用前面的帧与预测进行编码B帧：使用前后帧预测进行编码第15页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -视频视频 压缩标准压缩标准Motion compensation 描述了图像的每个部分是如何从前一个图像帧中得到的。Motion estimation 查找最优运动矢量的过程。第16页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -MPEG-MPEG压缩标准压缩标准第17页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -视频编码器框架视频编码器框架第18页/共21页视频压缩基本原理视频压缩基本原理 -视频解码器框架视频解码器框架第19页/共21页小结小结 视频压缩通过空间与时间域内的冗余信息处理获得 某些信息的丢失并不对人的视觉效果造成重要影响 信息损失发生在那些步骤？第20页/共21页