图像与视频压缩原理ppt课件

数字图像处理
数据压缩-作用
通俗地说，就是用最少的数码来表示信号。其 作用是：能较快地传输各种信号，如传真、Modem 通信等；在现有的通信干线并行开通更多的多媒体 业务，如各种增值业务；紧缩数据存储容量，如CD －ROM、VCD和DVD等；降低发信机功率，这对于 多媒体移动通信系统尤为重要。由此看来，通信时 间、传输带宽、存储空间甚至发射能量，都可能成 为数据压缩的目的。
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数据压缩-概要
由于可以帮助减少如硬盘空间与连接带宽这样 的昂贵资源的消耗，所以压缩非常重要，然而压缩 需要消耗信息处理资源，这也可能是费用昂贵的。 所以数据压缩机制的设计需要在压缩能力、失真度、 所需计算资源以及其它需要考虑的不同因素之间进 行折衷。
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数据压缩-应用
一种非常简单的压缩方法是行程长度编码，这种 方法使用数据及数据长度这样简单的编码代替同样 的连续数据，这是无损数据压缩的一个实例。这种 方法经常用于办公计算机以更好地利用磁盘空间、 或者更好地利用计算机网络中的带宽。对于电子表 格、文本、可执行文件等这样的符号数据来说，无 损是一个非常关键的要求，因为除了一些有限的情 况，大多数情况下即使是一个数据位的变化都是无 法接受的。
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数据压缩-理论
许多无损数据压缩系统都可以看作是四步模型，有 损数据压缩系统通常包含更多的步骤，例如它包括预 测、频率变换以及量化。 Lempel-Ziv（LZ）压缩方法是最流行的无损存储算 法之一。DEFLATE是 LZ 的一个变体，它针对解压 速度与压缩率进行了优化，虽然它的压缩速度可能非 常缓慢，PKZIP、gzip 以及 PNG 都在使用EFLATE。 LZW （Lempel-Ziv-Welch）是 Unisys 的专利，直到 2003年6月专利到期限，这种方法用于 GIF 图像。

原算 法的难易程度，亦即完成压缩所需要的时 间与空间开销或硬件实现的复杂性。 压缩的方法主要有以下几种（见图 3.3）。
无损编码可以完全恢复原始图像而不 引入失真，它利用数据的统计特性来进行 数据压缩，解压缩后的还原图像与原始图 像完全一致。有损编码不能完全恢复原始 数据，而是利用人的视觉特性使解压缩后 的图像和原来一样。把上述方法结合起来 即为混合方法。
5、 交流系数的编码
量化AC系数的特点是1×64矢量中包含有 许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因 此使用非常简单和直观的游程长度编码 (RLE)对它们进行编码。 JPEG使用了1个 字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使 用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数 所需要的位数，跟在它后面的是量化AC系 数的数值。
JPEG编码
二、JPEG算法的主要计算步骤 JPEG压缩编码算 法的主要计算步骤如下：
（1）正向离散余弦变换（FDCT）。 （2）量化（Quantization）。 （3）Z字形编码（Zigzag Scan）。 （4）使用差分脉冲编码调制（Differential Pulse Code
3.行程长度编码
编码实例(16色bmp数据)：
5个
第一行：24 24 24 30 60 40 09 22…46…46
第二行：64 65 67 88 88 88 88 … 90 78
00 00：表示该行图像数据已结束
00 01：表示整个图像结束
00 02：用来转义后面两个字节，即表示其后的两个字 节分别表示下一个像素从当前位置开始的水平与垂直 位移
7、组成位数据流
JPEG编码的最后一个步骤是把各种标记代 码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数 据，这样做的目的是为了便于传输、存储 和译码器进行译码，这样的组织的数据通 常称为JPEG位数据流（JPEG bitstream）。

VP9
这是VP8的继任者，提供更高的压缩效率和更好的图像质量，同时支持更多的编码工具和先进的图像处理技术 。
04
视频压缩标准的技术分析
编码效率与压缩比分析
编码效率
视频压缩标准最重要的指标之一是编码效率。高编码效率意味着在保证视频质量的同时，能够使用更 少的存储空间和传输带宽。
压缩比
压缩比是衡量视频压缩效果的重要指标，通常以压缩前的视频大小和压缩后的视频大小的比例来表示 。高压缩比意味着在保证视频质量的同时，能够大幅度减少视频文件的大小。
电视原理课件之视频压缩标 准
2023-10-29
目 录
• 视频压缩标准概述 • 视频压缩技术基础 • 常用视频压缩标准简介 • 视频压缩标准的技术分析 • 新兴视频压缩技术展望 • 视频压缩标准的应用案例
01
视频压缩标准概述
视频压缩的必要性
视频数据量大
视频由连续的图像帧组成，每一帧都包含大量的像素信息，因此视频数据量 非常大。为了方便存储和传输，必须对视频进行压缩。
之中。
高动态范围
03
超高清电视支持高动态范围技术，能够更好地展现影片中的明
暗对比和色彩细节。
感谢您的观看
THANKS
有损压缩算法
去除数据中的冗余信息，但会 损失一些数据细节，压缩比高
，但失真大。
无损压缩算法
保留所有数据信息，不损失任何 数据细节，压缩比低，但失真小 。
混合压缩算法
结合有损和无损压缩算法的特点， 根据需要选择压缩方式，既可以实 现高压缩比，又可以保留一定的数 据细节。
03
常用视频压缩标准简介
MPEG系列标准
和灵活的传输。
H.264/AVC标准
H.264

1 C (u ), C (v ) 2 1
u ,v0 u ,v0
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(2)
二维变换核函数a(x，y；u，v)按x，y，
u ， v 分别展开后得到的是 N × N 个 N × N 点 的像块组，又称为基图像。一个 8 × 8 的 DCT基图像示意如图3-15所示。
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1N 1 2 N (2 x 1 )u (2y1 )v 反 变 换 ： f (x ,y ) C ( u ) C ( v ) F ( u , v ) cos cos Nu0 v0 2 N 2 N
（ 3 -1 9 ） （ 3 -2 0 ）
其 中
u ,v 0 , 1 , , N 1 ; x , y 0 , 1 , , N 1
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3.5 子 带 编 码
子带编码的基本思想是利用带通滤波
器组将信道频带分割成若干个子频带
(Subband)，将子频带搬移至零频处进行子
带取样，再对每一个子带用一个与其统计
特性相适配的编码器进行图像数据压缩。
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3.5.1
子带编码由于其本身具备的频带分解 特性，非常适合于分辨率可分多级的视频 编码。 另外，子带编码还有以下优点。 (1)一个子带的编码噪声在解码后只局 限于该子带内，不会扩散到其他子带。这 样，即使有的子带信号较弱，也不会被其 他子带的编码噪声所掩盖。 人民邮电出
3．去相关性(Decorrelation)
当输入的像素高度相关时，变换系数 趋向于不相关。 人民邮电出
4．
如果把f(x,y)看作是一个具有一定熵值
的随机函数，那么变换系数F(u,v)的熵值和 原来图像信号f(x,y)的熵值相等。
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