1、3.3 預測編碼預測編碼 預測編碼是利用圖像信號的空間或時間的相關預測編碼是利用圖像信號的空間或時間的相關性，用已傳輸的像素對當前像素進行預測，然后性，用已傳輸的像素對當前像素進行預測，然后對預測值與真實值的差對預測值與真實值的差預測誤差預測誤差進行編碼處進行編碼處理和傳輸。理和傳輸。 目前用得較多的是線性預測方法，全稱為差值目前用得較多的是線性預測方法，全稱為差值脈沖編碼調制脈沖編碼調制(DPCM: Differential Pulse Code Modulation)，簡稱為，簡稱為DPCM。 DPCM是圖像編碼技術中研究得最早，且應用最是圖像編碼技術中研究得最早，且應用最廣的一種方法，它

2、的一個重要的特點是算法簡單，廣的一種方法，它的一個重要的特點是算法簡單，易于硬件實現。易于硬件實現。 預測編碼分為幀內預測和幀間預測。預測編碼分為幀內預測和幀間預測。預測編碼 DPCM編碼性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于預測器的編碼性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于預測器的設計，設計，預測器的輸出是輸入數據的線性組合。預測器的輸出是輸入數據的線性組合。而預而預測器的設計主要是確定預測器的階數測器的設計主要是確定預測器的階數N，以及各個預測，以及各個預測系數。系數。例如一個四階預測器可表示為：例如一個四階預測器可表示為：) 1, 1(), 1() 1, 1() 1,(),(4321yxfayxfayxfa

3、yxfayxf 當像素距離增大時，其相關性急當像素距離增大時，其相關性急劇減弱，因此預測器的階數不宜取劇減弱，因此預測器的階數不宜取得過大。實驗表明，對于一般圖像，得過大。實驗表明，對于一般圖像，取取N=4就足夠了。當就足夠了。當N5時，預測效時，預測效果的改善程度已不明顯。果的改善程度已不明顯。預測編碼 給上式的系數賦予不同的值，可得到不同的預測器。給上式的系數賦予不同的值，可得到不同的預測器。4個例子如下：個例子如下：) 1, 1(), 1() 1, 1() 1,(),(4321yxfayxfayxfayxfayxf) 1,(97. 0),(1yxfyxf), 1(5 . 0) 1,(5

4、. 0),(2yxfyxfyxf) 1, 1(5 . 0), 1(75. 0) 1,(75. 0),(3yxfyxfyxfyxf其它如), 1(97. 0| ) 1, 1() 1,(| | ) 1, 1(), 1(|) 1,(97. 0),(yxfyxfyxfyxfyxfyxfyxf 是一個自適應預測器。是一個自適應預測器。),(4yxf預測編碼 由上面圖可以看出，視覺感受到的誤差隨預測器階數由上面圖可以看出，視覺感受到的誤差隨預測器階數的增加而減少。的增加而減少。3.4 變換編碼變換編碼 圖像變換編碼的基本概念是：將空間域里描述的圖圖像變換編碼的基本概念是：將空間域里描述的圖像，經過某種變換

5、（常用的是二維正交變換，如傅立像，經過某種變換（常用的是二維正交變換，如傅立葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換等）在變換域中葉變換、離散余弦變換、沃爾什變換等）在變換域中進行描述，達到進行描述，達到改變能量分布改變能量分布的目的。的目的。 將圖像能量在空間域的分散分布變?yōu)樵谧儞Q域的能將圖像能量在空間域的分散分布變?yōu)樵谧儞Q域的能量的相對集中分布，這樣有利于進一步采用其它的處量的相對集中分布，這樣有利于進一步采用其它的處理方式，如理方式，如“之之”字形掃描、自適應量化、變長編碼字形掃描、自適應量化、變長編碼等，從而獲得對圖像信息的有效壓縮。等，從而獲得對圖像信息的有效壓縮。變換編碼 圖像正交變換實現

6、數據壓縮的物理本質在于：經過多維坐圖像正交變換實現數據壓縮的物理本質在于：經過多維坐標系中適當的坐標旋轉和變換，能夠把接近均勻散布在各個標系中適當的坐標旋轉和變換，能夠把接近均勻散布在各個坐標軸上的原始圖像數據，變換到新的適當坐標系中，集中坐標軸上的原始圖像數據，變換到新的適當坐標系中，集中在少數坐標上，因此可用較少的編碼比特來表示一副子圖像，在少數坐標上，因此可用較少的編碼比特來表示一副子圖像，實現高效率的壓縮編碼。實現高效率的壓縮編碼。變換編碼 大多數圖像的統計特性表明，圖像經過正交變換大多數圖像的統計特性表明，圖像經過正交變換以后，在變換域中，以后，在變換域中，數值大的系數往往集中在低頻

7、區(qū)數值大的系數往往集中在低頻區(qū)域域，數值較小的系數分布在高頻區(qū)域數值較小的系數分布在高頻區(qū)域。也就是說，通。也就是說，通過正交變換，過正交變換，能量變得相對集中能量變得相對集中，選擇適合的量化器，選擇適合的量化器使大部分系數近似為零，這些數據不予傳送，從而達使大部分系數近似為零，這些數據不予傳送，從而達到數據壓縮的目的。到數據壓縮的目的。變換編碼 一個實例：一個實例：對一幅對一幅88的子圖像進行的子圖像進行DCT變換：變換：離散余弦變換編碼 離散余弦變換編碼離散余弦變換編碼 在目前常用的正交變換中，在目前常用的正交變換中，DCT變換其性能接近最變換其性能接近最佳，僅次于佳，僅次于K-L變換，所

8、以變換，所以DCT變換被認為是一種準變換被認為是一種準最佳變換。最佳變換。 另一方面，另一方面，DCT變換矩陣與圖像內容無關，而且由變換矩陣與圖像內容無關，而且由于它是構造成對稱的數據序列，從而避免了子圖像邊于它是構造成對稱的數據序列，從而避免了子圖像邊界處的跳躍和不連續(xù)性，并且也有快速算法，所以在界處的跳躍和不連續(xù)性，并且也有快速算法，所以在圖像編碼的應用中，往往都采用二維圖像編碼的應用中，往往都采用二維DCT。離散余弦變換編碼離散余弦變換編碼 根據根據DCT系數集中在低頻區(qū)域、越是高頻區(qū)域系數集中在低頻區(qū)域、越是高頻區(qū)域系數值越小的特點，根據人眼的視覺特性，通過系數值越小的特點，根據人眼的

9、視覺特性，通過設置不同的視覺域值或量化電平，將許多能量較設置不同的視覺域值或量化電平，將許多能量較小的高頻分量量化為小的高頻分量量化為0，可以增加變換系數中，可以增加變換系數中“0”的個數，同時保留能量較大的系數分量，從而獲的個數，同時保留能量較大的系數分量，從而獲得進一步的壓縮。得進一步的壓縮。離散余弦變換編碼 離散余弦變換編碼程序實例：離散余弦變換編碼程序實例：離散余弦變換編碼 采用采用DCT算法的圖像壓縮編碼的基本框圖如下圖所算法的圖像壓縮編碼的基本框圖如下圖所示。這實際上是和靜止圖像壓縮編碼的國際標準示。這實際上是和靜止圖像壓縮編碼的國際標準JPEG的基本壓縮系統是一致的。在的基本壓縮

10、系統是一致的。在JPEG的基本系統中，就的基本系統中，就是采用二維是采用二維DCT的算法作為壓縮的基本方法。的算法作為壓縮的基本方法。變換編碼 正交變換編碼壓縮的基本原理：正交變換編碼壓縮的基本原理：(1)正交變換是一種數據處理手段，它將被處理的數據正交變換是一種數據處理手段，它將被處理的數據按照某種變換規(guī)則映射到另一個域中去處理。按照某種變換規(guī)則映射到另一個域中去處理。(2)正交變換有一維、二維和多維等不同的處理方式，正交變換有一維、二維和多維等不同的處理方式，由于圖像可以看成是二維數據矩陣，所以在圖像編碼中由于圖像可以看成是二維數據矩陣，所以在圖像編碼中多采用二維正交變換的方式。多采用二維

11、正交變換的方式。(3)如果將一幅圖像作為一個二維矩陣，則其正交變換如果將一幅圖像作為一個二維矩陣，則其正交變換的計算量也太大，難以實現。所以在實用中，先將一幅的計算量也太大，難以實現。所以在實用中，先將一幅圖像分割成一個個小圖像塊，通常是圖像分割成一個個小圖像塊，通常是88或或1616的小的小方塊，正交變換就是以這些小圖像塊為單位進行的。方塊，正交變換就是以這些小圖像塊為單位進行的。變換編碼(4)統計上彼此密切相關的像素所構成的矩陣通過線性統計上彼此密切相關的像素所構成的矩陣通過線性正交變換，變成正交變換，變成統計上彼此較為相互獨立、甚至達到完統計上彼此較為相互獨立、甚至達到完全獨立的變換系數

12、全獨立的變換系數所構成的矩陣，這就是通常所說的圖所構成的矩陣，這就是通常所說的圖像變換或變換編碼。像變換或變換編碼。(5) 信息論的研究表明，正交變換不改變信源的熵值，信息論的研究表明，正交變換不改變信源的熵值，變換前后圖像的變換前后圖像的信息量并無損失信息量并無損失，完全可以通過反變換，完全可以通過反變換得到原來的圖像值。只是經正交變換后，數據的分布發(fā)得到原來的圖像值。只是經正交變換后，數據的分布發(fā)生了很大的改變，系數生了很大的改變，系數(變化后產生的數據變化后產生的數據)向新坐標系向新坐標系中的少數坐標集中，如集中于少數的直流或低頻分量的中的少數坐標集中，如集中于少數的直流或低頻分量的坐標

13、點。坐標點。變換編碼(6) 盡管正交變換本身并不壓縮數據量，但它為在新坐盡管正交變換本身并不壓縮數據量，但它為在新坐標系中的數據壓縮創(chuàng)造了條件。因為變換去除了大部標系中的數據壓縮創(chuàng)造了條件。因為變換去除了大部分的相關性，系數分布相對集中，便于用變長編碼等分的相關性，系數分布相對集中，便于用變長編碼等方法來達到壓縮數據的目的。方法來達到壓縮數據的目的。變換方式的比較 傅立葉變換是應用最早的變換傅立葉變換是應用最早的變換之一，具有快速算法，但它的不足之一，具有快速算法，但它的不足之處在于子圖像的變換系數在邊界之處在于子圖像的變換系數在邊界處的不連續(xù)而造成恢復的子圖像在處的不連續(xù)而造成恢復的子圖像在

14、其邊界也不連續(xù)，于是由各恢復子其邊界也不連續(xù)，于是由各恢復子圖像構成的整幅圖像將呈現隱約可圖像構成的整幅圖像將呈現隱約可見的子圖像的方塊狀結構，影響圖見的子圖像的方塊狀結構，影響圖像質量。像質量。傅立葉變換：傅立葉變換： 幾種變換方式的比較：幾種變換方式的比較：變換方式的比較 DCT變換是在實際中應用最多的變換編碼，其性能變換是在實際中應用最多的變換編碼，其性能接近于接近于K-L變換。另外，其變換矩陣與圖像內容無關，變換。另外，其變換矩陣與圖像內容無關，而且由于它構造對稱的數據序列，避免了子圖像邊界處而且由于它構造對稱的數據序列，避免了子圖像邊界處的跳躍及引起的跳躍及引起Gibbs效應，也有快

15、速算法，并在市場上效應，也有快速算法，并在市場上有許多有許多DCT的的ASIC芯片，因而是變換的主流，是許多芯片，因而是變換的主流，是許多國際編碼標準的選擇。國際編碼標準的選擇。DCT變換：變換： 沃爾什算法簡單（只有加減法），因而運算速度快，沃爾什算法簡單（只有加減法），因而運算速度快，適用于高速實時系統，而且也容易硬件實現，但性能比適用于高速實時系統，而且也容易硬件實現，但性能比DCT變換差一些。變換差一些。沃爾什變換：沃爾什變換：3.5 活動圖像編碼活動圖像編碼 活動圖像信號，就是通常所說的電視信號或視頻信活動圖像信號，就是通常所說的電視信號或視頻信號，經過數字化以后即數字視頻信號，也稱

16、為數字序列號，經過數字化以后即數字視頻信號，也稱為數字序列圖像。圖像。 對于活動圖像的編碼有兩個基本的要求，即對于活動圖像的編碼有兩個基本的要求，即實時性實時性和和高效性高效性。一方面在活動圖像編碼系統中，圖像的內容在。一方面在活動圖像編碼系統中，圖像的內容在不斷發(fā)生變化，圖像傳輸系統必須能實時地對活動的電不斷發(fā)生變化，圖像傳輸系統必須能實時地對活動的電視圖像進行編碼傳輸，接收端才能解碼恢復連續(xù)的活動視圖像進行編碼傳輸，接收端才能解碼恢復連續(xù)的活動圖像；另一方面，由于活動圖像的內容豐富，信息量大，圖像；另一方面，由于活動圖像的內容豐富，信息量大，所需的數碼率很高，因此必須采用高效的適應活動圖像

17、所需的數碼率很高，因此必須采用高效的適應活動圖像的壓縮編碼。的壓縮編碼。 活動圖像編碼 下圖為活動圖像編碼傳輸系統的基本框圖。與靜態(tài)下圖為活動圖像編碼傳輸系統的基本框圖。與靜態(tài)圖像傳輸系統相比，兩者之間的主要差別在于活動圖圖像傳輸系統相比，兩者之間的主要差別在于活動圖像的編碼傳輸系統中必須要有一個傳輸緩沖存儲器。像的編碼傳輸系統中必須要有一個傳輸緩沖存儲器?；顒訄D像編碼 活動圖像的壓縮編碼主要從兩方面著手，既考慮利用活動圖像的壓縮編碼主要從兩方面著手，既考慮利用每幅圖像內部的相關性進行所謂的每幅圖像內部的相關性進行所謂的幀內壓縮編碼幀內壓縮編碼，又要，又要考慮利用相鄰幀之間的相關性進行所謂考慮

18、利用相鄰幀之間的相關性進行所謂幀間壓縮編碼幀間壓縮編碼，這樣得到的碼率才可能達到最佳。這樣得到的碼率才可能達到最佳。 幀內編碼即對單幅圖像進行編碼，原則上說，主要有幀內編碼即對單幅圖像進行編碼，原則上說，主要有變換編碼和預測編碼兩種基本類型；幀間編碼主要有以變換編碼和預測編碼兩種基本類型；幀間編碼主要有以下兩種方法：下兩種方法： 幀間預測編碼幀間預測編碼 運動估計與補償預測運動估計與補償預測幀間預測編碼 幀間預測的依據幀間預測的依據 如果編碼時能充分利用序列圖像在時間軸方向如果編碼時能充分利用序列圖像在時間軸方向的相關性進行預測，就可望獲得更高的壓縮比，的相關性進行預測，就可望獲得更高的壓縮比

19、，這就是幀間預測編碼的出發(fā)點。幀間預測編碼是這就是幀間預測編碼的出發(fā)點。幀間預測編碼是目前數字視頻壓縮編碼采用的標志性技術。目前數字視頻壓縮編碼采用的標志性技術。 對于活動圖像，由于相鄰幀的時間間隔很短對于活動圖像，由于相鄰幀的時間間隔很短(1/251/30s)，因而在景物的運動不是很劇烈的場因而在景物的運動不是很劇烈的場合，相鄰幀的相似的部分較多，即它們之間的相合，相鄰幀的相似的部分較多，即它們之間的相關性很強。關性很強。幀間預測編碼K-1幀K幀f1f2f2-f1f1f2f1發(fā)送端傳輸接收端幀間預測編碼對活動圖像序列進行幀間編碼的另一方面依據：對活動圖像序列進行幀間編碼的另一方面依據：在活動

20、圖像編碼中，還可以利用人的視覺（信宿）在活動圖像編碼中，還可以利用人的視覺（信宿）特性根據景物的活動性適當調整碼率，這即所謂特性根據景物的活動性適當調整碼率，這即所謂空間空間分辨率與時間分辨率的交換分辨率與時間分辨率的交換。幀間預測編碼 研究表明，人類視覺研究表明，人類視覺對圖像中的靜止部分有較高的對圖像中的靜止部分有較高的分辨率分辨率，必須給予充分的空間（，必須給予充分的空間（Spatial）分辨率，即）分辨率，即在傳輸靜止圖像或序列圖像的靜止部分時，要保證較在傳輸靜止圖像或序列圖像的靜止部分時，要保證較高的水平和垂直分辨率；與此同時，可以減少傳輸幀高的水平和垂直分辨率；與此同時，可以減少傳

21、輸幀數，在接收端依靠幀存儲器把未傳輸的幀補充出來，數，在接收端依靠幀存儲器把未傳輸的幀補充出來，而周期傳輸的數據對幀存儲器起定期刷新的作用。而周期傳輸的數據對幀存儲器起定期刷新的作用。幀間預測編碼 另一方面，人類視覺對于序列圖像中的運動物體的分另一方面，人類視覺對于序列圖像中的運動物體的分辨率將隨著物體運動速率的增大而顯著降低，而且攝像辨率將隨著物體運動速率的增大而顯著降低，而且攝像器件和電路靈敏度的積分式靈敏度也會造成運動部分的器件和電路靈敏度的積分式靈敏度也會造成運動部分的靈敏度下降。此外，電視監(jiān)視器中的顯示器件也有一定靈敏度下降。此外，電視監(jiān)視器中的顯示器件也有一定的積分模糊效應。這樣，

22、在傳輸序列圖像中的運動物體的積分模糊效應。這樣，在傳輸序列圖像中的運動物體時，可以降低這部分圖像的清晰度，且時，可以降低這部分圖像的清晰度，且物體的運動速度物體的運動速度愈高，就可用更低的清晰度進行傳輸愈高，就可用更低的清晰度進行傳輸。幀間預測編碼 根據圖像的內容在清晰度和活動性（幀間）之間根據圖像的內容在清晰度和活動性（幀間）之間進行調整，可以使重建圖像在視覺上保持一致的主進行調整，可以使重建圖像在視覺上保持一致的主觀效果，這種方法就叫做空間分別率和時間分別率觀效果，這種方法就叫做空間分別率和時間分別率的交換。的交換。運動估計與補償預測 簡單的幀間預測（幀差簡單的幀間預測（幀差FD）可以對于

23、靜止區(qū)域進行很）可以對于靜止區(qū)域進行很好的預測，但對于圖像序列中的活動物體則無能為力。好的預測，但對于圖像序列中的活動物體則無能為力。 這種考慮了對應區(qū)域的位移或運動的預測方式就稱為這種考慮了對應區(qū)域的位移或運動的預測方式就稱為運動補償預測編碼。運動補償預測編碼。 對于運動的物體，如果能估計出物體在相鄰幀內的相對于運動的物體，如果能估計出物體在相鄰幀內的相對位移，那么用上一幀中物體的對應區(qū)域對當前幀物體對位移，那么用上一幀中物體的對應區(qū)域對當前幀物體進行預測，編碼傳輸位移預測的誤差部分，就可以壓縮進行預測，編碼傳輸位移預測的誤差部分，就可以壓縮這部分區(qū)域的碼率。這部分區(qū)域的碼率。 運動估計與補

24、償預測運動估計與補償預測運動估計與補償預測 基于塊的運動補償預測基于塊的運動補償預測 由于實際的序列圖像內容千差萬別，把運動物體以整由于實際的序列圖像內容千差萬別，把運動物體以整體形式劃分出來是極其困難的，目前廣泛應用的是塊匹體形式劃分出來是極其困難的，目前廣泛應用的是塊匹配運動補償預測。配運動補償預測。 基于塊的運動補基于塊的運動補償預測示意圖：償預測示意圖：t在上一幀中的匹配塊運動矢量D(dx,dy)1kFkF上一幀當前幀 這種方法是：把一幅圖像分為互不重疊的這種方法是：把一幅圖像分為互不重疊的NN個像素個像素子塊，然后對每個子塊估計所謂位移矢量或運動矢量子塊，然后對每個子塊估計所謂位移矢

25、量或運動矢量D(dx,dy)，并將它編碼傳送到接收端。，并將它編碼傳送到接收端。3.6 有關圖像壓縮編碼的國際標準圖像壓縮編碼標準 從從1948年年Oliver提出提出PCM (Pulse Code Modulation, 脈沖脈沖編碼調制編碼調制)編碼理論開始，數字圖像壓縮編碼的研究迄編碼理論開始，數字圖像壓縮編碼的研究迄今已有半個多世紀的歷史，人們已經研究并提出各種各今已有半個多世紀的歷史，人們已經研究并提出各種各樣的壓縮方法。到樣的壓縮方法。到70年代末，圖像編碼日臻成熟，其標年代末，圖像編碼日臻成熟，其標志就是各種圖像編碼的國際標準的制定。志就是各種圖像編碼的國際標準的制定。ITU(原

26、原CCITT)關于電視電話關于電視電話/會議電視的視頻編碼會議電視的視頻編碼標準標準H.261/H.263標準標準ISO/IEC關于靜止圖像的關于靜止圖像的JPEG系列標準系列標準ISO/IEC關于運動圖像的關于運動圖像的MPEG系列標準系列標準圖像壓縮編碼標準 ISO/IEC的聯合技術委員會自的聯合技術委員會自20世紀世紀90年代以來，年代以來，先后頒布了一系列圖像和視頻編碼的國際標準，進一先后頒布了一系列圖像和視頻編碼的國際標準，進一步促進了多媒體與圖像業(yè)務的全面發(fā)展。主要包括兩步促進了多媒體與圖像業(yè)務的全面發(fā)展。主要包括兩個方面：個方面： JPEG與與MPEG 關于靜止圖像編碼的關于靜止

27、圖像編碼的JPEG標準標準 關于運動圖像編碼的關于運動圖像編碼的MPEG標準標準圖像壓縮編碼標準JPEG標準標準 JPEG(Joint Photographic Expert Group)即聯合圖像專家即聯合圖像專家小組，其中聯合的含義是指小組，其中聯合的含義是指CCITT和和ISO。該專家組多年。該專家組多年來一直致力于標準化工作，他們開發(fā)研制出連續(xù)色調、來一直致力于標準化工作，他們開發(fā)研制出連續(xù)色調、多級灰度、靜止圖像的數字圖像壓縮編碼方法，這些編多級灰度、靜止圖像的數字圖像壓縮編碼方法，這些編碼方法稱為碼方法稱為JPEG算法。算法。 JPEG算法被確定為算法被確定為JPEG國際標準，它是

28、彩色、灰度、國際標準，它是彩色、灰度、靜止圖像壓縮編碼的第一個國際標準。靜止圖像壓縮編碼的第一個國際標準。JPEG標準是一個標準是一個適用范圍很廣的通用標準，它不僅廣泛應用于諸如衛(wèi)星圖適用范圍很廣的通用標準，它不僅廣泛應用于諸如衛(wèi)星圖片、圖像文獻資料、醫(yī)療圖片以及新聞圖片等靜止圖像的片、圖像文獻資料、醫(yī)療圖片以及新聞圖片等靜止圖像的保存和傳輸領域，而且也被應用于電視圖像序列的幀內圖保存和傳輸領域，而且也被應用于電視圖像序列的幀內圖像編碼。像編碼。 圖像壓縮編碼標準 JPEG算法使用了兩類壓縮編碼方法：無失真編碼與失算法使用了兩類壓縮編碼方法：無失真編碼與失真編碼。真編碼。 無失真編碼主要是由熵

29、編碼實現，包括無失真編碼主要是由熵編碼實現，包括Huffman編碼編碼(又又包括固定方式和自適應方式包括固定方式和自適應方式)和算術編碼。和算術編碼。 DPCM組號分組輸入圖像數據算術編碼或哈夫曼編碼壓縮圖像數據附加位DPCM分組組號算術解碼或哈夫曼解碼附加位重構圖像數據壓縮圖像數據信道DPCM:Differential Pulse Code Modulation差分脈沖編碼調制圖像壓縮編碼標準 失真編碼主要包括：預測編碼失真編碼主要包括：預測編碼(包括幀內和幀間預測包括幀內和幀間預測)、正交變換正交變換(包括包括K-L變換、變換、DFT變換、變換、DCT變換等變換等)、矢量量、矢量量化化(包

30、括多段包括多段VQ、分離、分離VQ和全搜索和全搜索VQ等等)、分層編碼、分層編碼(包包括位平面法、四叉樹法和逐次生成法等括位平面法、四叉樹法和逐次生成法等)、頻帶分割法、頻帶分割法(包包括子帶編碼和塊切割法括子帶編碼和塊切割法)以及模型編碼以及模型編碼(包括輪廓編碼、分包括輪廓編碼、分形編碼以及其它基于模型編碼的方法形編碼以及其它基于模型編碼的方法)。 說明表說明表熵編碼量化DCT熵解碼逆量化IDCT說明表說明表輸入圖像數據（以88塊為一組）重構圖像數據壓縮數據輸出壓縮圖像數據輸入DCT:離散余弦變換IDCT:反離散余弦變換圖像壓縮編碼標準MPEG標準標準 MPEG(Moving Pictur

31、e Expert Group)即運動圖像專即運動圖像專家小組，該專家組成立于家小組，該專家組成立于1988年，在年，在ISO和和IEC的管的管轄下，有約轄下，有約300名專家分名專家分11個小組進行工作?，F已公個小組進行工作。現已公布的標準有布的標準有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7，2000年年3月，月，MPEG會議成立會議成立MPEG-21工作組，進行工作組，進行新一代新一代MPEG標準的研究開發(fā)。標準的研究開發(fā)。 圖像壓縮編碼標準 MPEG-1建議用于數字存儲回放系統的音視頻編碼，建議用于數字存儲回放系統的音視頻編碼，其典型的應用場合為視頻家電設備，如其典型的應用場

32、合為視頻家電設備，如VCD，以及在，以及在一些居民小區(qū)的視頻點播一些居民小區(qū)的視頻點播VCD系統；系統； MPEG-2是通用的音視頻編碼系統，其主要應用的范是通用的音視頻編碼系統，其主要應用的范圍是數字電視廣播，包括標準清晰度和高清晰度電視圍是數字電視廣播，包括標準清晰度和高清晰度電視等，以及等，以及DVD系統，使廣播電視從模擬體制轉向數字系統，使廣播電視從模擬體制轉向數字體制。體制。 可以說可以說ITU的的H.320標準把數字視頻引入企業(yè)、辦公標準把數字視頻引入企業(yè)、辦公室，室，ISO的的MPEG-1、2則把數字視頻引入到千家萬戶。則把數字視頻引入到千家萬戶。圖像壓縮編碼標準 MPEG-4中

33、引入了音、視頻中引入了音、視頻對象對象的概念，可以處理各的概念，可以處理各種不同性質的音視頻對象，包括自然的、綜合的、靜止種不同性質的音視頻對象，包括自然的、綜合的、靜止的、活動的，以及二維、三維等各種情況，通過對象的的、活動的，以及二維、三維等各種情況，通過對象的組合描述場景，因此非常適合各種多媒體的應用；特別組合描述場景，因此非常適合各種多媒體的應用；特別是對于視覺對象，通過引入是對于視覺對象，通過引入基于對象的描述基于對象的描述，用形狀參，用形狀參數描述任意形狀的視頻對象，使得把多種不同的視頻、數描述任意形狀的視頻對象，使得把多種不同的視頻、圖像內容任意組合成新的顯示圖像成為可能，突破了

34、原圖像內容任意組合成新的顯示圖像成為可能，突破了原來只能以幀為單位進行描述的限制。因此，來只能以幀為單位進行描述的限制。因此，MPEG-4的的應用更為廣泛。應用更為廣泛。3.7 幾種新興的圖像壓縮編碼方法新興壓縮編碼方法小波變換編碼小波變換編碼模型基編碼模型基編碼分形圖像編碼分形圖像編碼小波變換編碼 小波變換編碼小波變換編碼 小波分析技術是數學界和工程界在共同研究數小波分析技術是數學界和工程界在共同研究數據表示技術的過程中所發(fā)展起來的理論，它摒棄據表示技術的過程中所發(fā)展起來的理論，它摒棄了傳統了傳統Fourier分析所必須的前提分析所必須的前提平穩(wěn)性，成平穩(wěn)性，成為分析非平穩(wěn)信號的有力工具。它

35、的出現導致了為分析非平穩(wěn)信號的有力工具。它的出現導致了人們從新的視角去研究信號壓縮、噪聲濾波等信人們從新的視角去研究信號壓縮、噪聲濾波等信號處理問題。號處理問題。 小波變換編碼 圖像的傅立葉變換，只能在頻率域上進行分析，是完圖像的傅立葉變換，只能在頻率域上進行分析，是完整的時間域和頻率域相對應的變換。小波變換具有自適整的時間域和頻率域相對應的變換。小波變換具有自適應的時頻局部化特性。應的時頻局部化特性。 0000tt0ttgg gg gg 0小波變換編碼 小波具有小波具有“數學顯微鏡數學顯微鏡”之稱，它具有良好的時頻之稱，它具有良好的時頻域局部化特性，小波基的緊支性和小波分解的多尺度域局部化特

36、性，小波基的緊支性和小波分解的多尺度結構，使小波能夠以可變的分辨率對信號進行分析。結構，使小波能夠以可變的分辨率對信號進行分析。 小波變換就是一種將圖像分解成與人類視覺特性相小波變換就是一種將圖像分解成與人類視覺特性相匹配的不同分辨率、不同方向特性的子帶匹配的不同分辨率、不同方向特性的子帶,并使能量集并使能量集中在某些子帶的變換中在某些子帶的變換,因此為圖像的壓縮提供了巨大的因此為圖像的壓縮提供了巨大的可能性?？赡苄浴Ｐ〔ㄗ儞Q編碼 小波變換編碼示例小波變換編碼示例模型基編碼 模型基編碼模型基編碼 模型基編碼主要是一種模型基編碼主要是一種參數編碼參數編碼方法，因此它與方法，因此它與基于保持信號原

37、始波形的所謂波形編碼相比有著本基于保持信號原始波形的所謂波形編碼相比有著本質的區(qū)別。相對于對像素進行編碼而言，對參數的質的區(qū)別。相對于對像素進行編碼而言，對參數的編碼所需的比特數少得多，因此可以節(jié)省大量的編編碼所需的比特數少得多，因此可以節(jié)省大量的編碼數據。碼數據。模型基編碼 模型基編碼主要依據對圖像內容的模型基編碼主要依據對圖像內容的先驗知識先驗知識的了的了解，根據掌握的信息，編碼器對圖像內容進行復雜解，根據掌握的信息，編碼器對圖像內容進行復雜的分析，并的分析，并借助于一定的模型借助于一定的模型，用一系列模型的參用一系列模型的參數數對圖像內容進行描述，并把這些參數進行編碼傳對圖像內容進行描述，并把這些參