数字图像处理其中的第4部分学习使用.ppt

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1、第4章数字图像处理本PPT来源网络，给我学习帮助很大。2021/7/281学习目标了解图象的表示掌握图像数据压缩编码常用算法的基本原理了解常用图形、图像文件的基本格式及特点理解静态图像压缩标准JPEG的工作原理和实现技术了解图像信息获取的基本原理和方法掌握用Photoshop处理图像的基本方法2021/7/282学习内容第1节图像处理概述第2节数字图象第3节静态图象压缩标准与图像文件格式第4节图像的获取技术第5节图像处理软件2021/7/283第3节静态图象压缩标准与图像文件格式JPEG简介静止图像编码国际标准JPE

2、GJPEG2000图像压缩标准图形和图像文件格式2021/7/284JPEG简介JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是联合图像专家小组的英文缩写，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上的彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图象数据压缩标准，既可用于灰度图象又可用于彩色图象。目前JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法：采用以离散余弦变换DCT为基础的有损压缩算法；采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法

3、时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图象与原始图象相比较，非图象专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。JPEG算法与彩色空间无关。JPEG算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像，因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据，如RGB、YCbCr和CMYK。2021/7/285JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视角系统的特性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息。（1）使用正向离散余弦变换（FDCT）。（2）使用加权函数对DCT系数进行量化。（3）使用哈夫曼可变字长编码

4、器对量化系数进行编码。2021/7/286静止图像编码国际标准JPEG1）JPEG基本系统2）FDCT和IDCT3）量化与反量化4）对量化系数的处理和组织5）编码6）应用举例2021/7/2871）JPEG基本系统以8*8的图像块为基本单位进行编码；将RGB转换为亮度-色调-饱和度系统，并重新采样；压缩编码过程解压缩编码过程2021/7/288YIQ（NTSC制）与YUV（PAL制）Y：指颜色的明视度、亮度、灰度值；I或U：指色调；Q或V：指饱和度。Y=0.299R+0.587G+0.114BI=0.596R-0.2

5、47G-0.322BQ=0.211R-0.523G+0.312BU=0.148R-0.289G+0.473BV=0.615R-0.515G-0.1B2021/7/289JPEG编码思想思想：人对亮度比对色彩敏感，在光线不足的情况下，所观察物体都是黑白的。因此可以对色调和饱和度做粗略处理。方法：对8*8图像块矩阵，Y成分数据不变，U每2*2个数据求平均，V每2*1个数据求平均。称为YUV421系统。除此,还有YUV422,411,420等系统.2021/7/28102）FDCT与IDCT思想：人眼对低频数据比对高频数据

6、敏感。FDCT为前向离散余弦变换,JPEG标准不规定FDCT和IDCT的算法。方法:（1）首先把一幅图像划分成一系列的图像块，每个图像块包含8×8个像素。如果原始图像有640×480个像素，则图片将包含80列60行的方块。如果图像只包含灰度，那么每个像素用一个8比特的数字表示。因此可以把每个图像块表示成一个8行8列的二维数组。数组的元素是0～255的8比特整数。离散余弦变换就是作用在这个数组上。(2)如果图像是彩色的，那么每个像素可以用24比特、相当于三个8位比特的组合来表示。因此，可以用三个8行8列的二维数组表示这

7、个8×8的像素方块。每一个数组表示其中一个八位比特组合的像素值。离散余弦变换作用于每个数组。2021/7/2811DCT变换是做什么的？简单的说，是用一个8行8列的二维数组产生另一个同样包含8行8列二维数组的函数，也就是说，把一个数组通过一个变换，变成另一个数组。如图下图所示，对每个图像块做离散余弦变换。通过DCT变换可以把能量集中在矩阵左上角少数几个系数上。f(i,j)经DCT变换之后得到F(i,j)，其中F(0,0)是直流系数，称为DC系数，其他为交流系数，称为AC系数。2021/7/2812假设离散余弦变换的数

8、组如下：2021/7/28133）量化与反量化思想：将每个DCT系数除以各自量化步长并四舍五入后取整，得到量化系数。JPEG系统分别规定了亮度分量和色度分量的量化表，显然色度分量相应的量化步长比亮度分量大。为了达到压缩数据的目的，DCT系数需做量化。量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化，这是一个多到一映射的过程。量化的目的是减小非0系数