北京大学计算机研究所：《数字图像处理》课程教学资源（PPT课件）第四章 图像压缩（压缩标准）

第四章图像压缩第四节压缩标准 数字图像处理 北京大学计算机研究所陈晓鸥

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 数字图像处理 北京大学计算机研究所 陈晓鸥

第四节压缩标准 第四章图像压缩第四节压缩标准 4.4.1压缩标准简介 4.42连续调图像压缩标准 4.4.3二值图像压缩标准

第四章图像压缩第四节压缩标准 第四节 压缩标准 4.4.1 压缩标准简介 4.4.2 连续调图像压缩标准 4.4.3 二值图像压缩标准

4.4.1压缩标准简介 第四章图像压缩第四节压缩标准 制定图像标准的国际组织 ISO(国际标准化组织) CCIT(国际电报电话咨询委员会) 联合组织下进行制定的 标准的类型(三类 (1)二值图像压缩标准:面向传真而设计 连续调图像压缩标准: (2)静止帧黑白、彩色压缩:面向静止的单幅图像 (3)连续帧黑白、彩色压缩:面向连续的视频影像

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.1 压缩标准简介 • 制定图像标准的国际组织： – ISO（国际标准化组织） – CCITT（国际电报电话咨询委员会） 联合组织下进行制定的 • 标准的类型（三类）： – (1) 二值图像压缩标准：面向传真而设计 – 连续调图像压缩标准： (2) 静止帧黑白、彩色压缩：面向静止的单幅图像 (3) 连续帧黑白、彩色压缩：面向连续的视频影像

4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 第四章图像压缩第四节压缩标准 连续调图像压缩标准 静止帧黑白、彩色压缩(JPEG) 连续帧单色、彩色压缩(MPEG)

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 • 连续调图像压缩标准 – 静止帧黑白、彩色压缩（JPEG） – 连续帧单色、彩色压缩（MPEG）

4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 第四章图像压缩第四节压缩标准 静止帧黑白、彩色压缩(JPEG) °JPEG标准简述 JPEG压缩流程 °JPEG压缩算法的实现 颜色变换零偏置转换 频域变换系数量化 符号编码 JPEG压缩举例

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 –静止帧黑白、彩色压缩（JPEG） • JPEG标准简述 • JPEG压缩流程 • JPEG压缩算法的实现 – 颜色变换 零偏置转换 – 频域变换 系数量化 – 符号编码 • JPEG压缩举例

4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 第四章图像压缩第四节压缩标准 JPEG标准简述 有三种压缩系统 (1)基线编码系统:面向大多数有损压缩的应用, 采用DCT变换压缩 (2)扩展编码系统:面向递进式应用,从低分辨 率到高分辨率逐步递进传递的应用 (3)独立编码系统:面向无损压缩的应用,采用无损 预测压缩,符号编码采用哈夫曼或算术编码 一个产品或系统必须包括对基线系统的支持

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 – JPEG标准简述 有三种压缩系统： （1）基线编码系统：面向大多数有损压缩的应用， 采用DCT变换压缩。 （2）扩展编码系统：面向递进式应用，从低分辨 率到高分辨率逐步递进传递的应用 （3）独立编码系统：面向无损压缩的应用，采用无损 预测压缩，符号编码采用哈夫曼或算术编码 一个产品或系统必须包括对基线系统的支持

第 四 4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 图 像PEG压缩流程 压 缩 输入图像NxN 压缩图像 第 四构造838颜色空间零偏置 DCT 符号 书的子图 转换 转换「正向变换「编码器 压缩标 压缩的图像 解压图像 符号 DCT 颜色空间凵零偏置□合成8x8 准「解码器「逆向变换厂转换 转换 的子图

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 – JPEG压缩流程 符号 解码器 DCT 逆向变换 量化器 DCT 正向变换 构造8x8 的子图 输入图像NxN 符号 编码器 压缩图像 压缩的图像 合成8x8 的子图 解压图像 颜色空间 转换 零偏置 转换 颜色空间 转换 零偏置 转换

第 四 4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 图 像·构造子图像子图像尺寸:8X8 压·颜色空间转换 第 人眼对亮度更敏感,提取亮度特征,将RGB转换为 四 YCbC模型,编码时对亮度采用特殊编码: 节 Y=0.299R+0.5870G+0.1140B Cb=-0.1787R-0.3313G+0.5000B+128 压 Cr=0.5000R-0.4187G-0.0813B+128 缩 颜色解码: 标 R=Y+1.40200Cr-128) 准 G=Y-0.34414Cb-128)-0.71414(Cr-128) B=Y+177200(b-128)

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 • 构造子图像 子图像尺寸：8 x 8 • 颜色空间转换 人眼对亮度更敏感，提取亮度特征，将RGB转换为 YCbCr模型，编码时对亮度采用特殊编码： Y = 0.299R + 0.5870G + 0.1140B Cb = –0.1787R– 0.3313G +0.5000B +128 Cr = 0.5000R – 0.4187G – 0.0813B + 128 颜色解码： R = Y + 1.40200(Cr – 128) G = Y – 0.34414(Cb – 128) – 0.71414(Cr – 128) B = Y + 1.77200(Cb –128)

第 四 4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 图 像 压·零偏置转换 缩 对于灰度级是2的像素,通过减去2n-1,替 第 四 换像素本身 节 对于n=8,即将0~255的值域,通过减去 压 缩 128,转换为值域在-128~127之间的值 标 目的:使像素的绝对值出现3位10进制的概 准 率大大减少

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 • 零偏置转换 – 对于灰度级是2 n的像素，通过减去2 n-1 ，替 换像素本身 – 对于n=8，即将0~255的值域，通过减去 128，转换为值域在-128~127之间的值 – 目的：使像素的绝对值出现3位10进制的概 率大大减少

4.4.2压缩标准:连续调图像压缩 第四章图像压缩第四节压缩标准 用8x8的EPG基线标准,压缩并重构下列子图 5255616670616473 63596690109856972 6259681131441046673 6358711221541067069 676168104126886870 7965607077685875 8571645955616583 8779696865767894

第 四 章 图 像 压 缩 第 四 节 压 缩 标 准 4.4.2 压缩标准:连续调图像压缩 用8x8的JEPG基线标准，压缩并重构下列子图 52 55 61 66 70 61 64 73 63 59 66 90 109 85 69 72 62 59 68 113 144 104 66 73 63 58 71 122 154 106 70 69 67 61 68 104 126 88 68 70 79 65 60 70 77 68 58 75 85 71 64 59 55 61 65 83 87 79 69 68 65 76 78 94