主流静止图像压缩标准JPEG2000.ppt

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1、JPEG2000新一代静止图像压缩标准2内容:1.为什么需要新图像压缩标准?2.JPEG20003.例子4.小结3为什么需要新图像压缩标准?低比特率压缩:高压缩比(对细节丰富的图像比特率低于0.25bpp,即压缩比大于64)时，JPEG算法引起的失真太大，让人不能接受无损压缩和有损压缩:需要在同一个码流中既能提供有损压缩，也能提供无损压缩超大图像:不分片的话，JPEG不能压缩大于64x64K的图像.4为什么需要新图像压缩标准?(续)单解压缩架构:JPEG有44中模式，许多都跟应用有关，大部分JPEG解码器都用不着.噪声环境下传输:在传输过程中遭受比特错误时，JPEG解压图像质量

2、会显著下降.计算机生成的图形:JPEG是针对自然图像优化的，在计算机图形上表现不好.复合文档:JPEG不能压缩二值（文本）图像.5JPEG2000–目标在一个统一的架构下,编码标准可以用于多种类型的静止图像(灰阶,彩色,...)用于具有不同特性的图像(自然图像,科学图像,…)用于不同成像模型(客户/服务器,实时图像,…)该编码标准的设计目标:低比特率应用中，率失真性能和主观图像质量优于已有的标准.6JPEG2000编码器解码器框图7JPEG2000–概述源图像分解成分量(最多256个)图像分量(可选)分成矩形瓦片.分量瓦片是原始图像和重构图像的基本单元.小波变换应用到每个分量瓦

3、片上.分量瓦片分解成不同的分辨率层级.分解级由系数子带组成，描述了分量瓦片的频率局域特性，而不是整个分量图像的特性.各个子带系数量化后，重组成码块的矩形数组.8JPEG2000–概述(续)对一个码块中系数的位平面(即码块内的所有系数具有相同显著性的比特)进行熵编码.特定的兴趣区域可以比背景高的重构质量编码，即支持ROI编码.允许向编码比特流中加入一些标记以便容错恢复.码流起始处有主导头,用来有描述原始图像、各种分解和编码样式以便使用想要的分辨率、保真度、ROI区域和其他特性定位、提取、解码和重构图像9预处理1.图像分片:图像所需的内存可能会远远超出编解码器所能提供的内存空间原始

4、图像划分为空间上不重叠的矩形块(瓦片)可以独立压缩2.DC电平平移:编解码器期望其输入样本数据的规范动态范围的中心点接近0,即(0--255->-128--128)如果样本值是无符号类型，样本的规范动态范围需要通过从每个样本值减去一个偏移量来调整(2P-1,P是分量的精度)10预处理–分片所有的操作,包括分量混合,小波变换,量化和熵编码都是以图像瓦片为单位独立进行的.分片对图像质量的影响反映在主观和客观两方面较小的分片会引起更多的片间视觉硬伤11预处理(续)3.分量变换:把数据从RGB映射到YCrCb(Y,Cr,Cb有更好的统计独立性,压缩性能更好);用来降低分量间的相关性,提

5、高编码效率.有可逆和不可逆两种.前向可逆分量变换反向可逆分量变换12预处理–分量变换分量变换改进了压缩性能，使得可以采用视觉相关的量化方法:不可逆分量变换(ICT):浮点数Floatingpoint与不可逆小波变换(浮点9/7小波)一起使用可逆分量变换(RCT):整数逼近Integerapproximation与可逆小波变换(整数5/3小波)一起使用13ICT(例子)14小波变换浮点9/7小波滤波器用于有损压缩低比特率下性能好高实现复杂度,尤其是硬件实现整数5/3小波滤波器用于无损压缩整数算术,实现复杂度低对行列采用高通滤波器和低通滤波器进行滤波，然后以2为因子下采样(维持采样

6、率).把瓦片划分为子带.单个瓦片相关的所有信息(索引,位置,辖区等)集中到一起放入一个名为包的连续数据流中.15码块,辖区和包16小波变换Twofilteringmodes两种滤波模式:Convolutionbased基于卷积:对两个滤波器模板和一维信号执行一系列的点积.Liftingbased基于提升:.顺序执行简单的滤波运算，信号的奇数号样本值被偶数号样本值的加权和所更新，反之亦然，这个过程交替进行.Lossless1DDWT=1.586,=0.052,=0.882,=0.443,K=1.230Lossy1DDWTP和U代表预测和更新.17小波变换Symmetri

7、cextension对称延拓:为保证信号两个边界进行正常的滤波运算,对边界上已有的信号样本进行延拓,使得该样本在空间上与滤波器模板的系数对应18DWT(例子)JPEG2000采用多级离散小波变换.支持0到32级.对自然图像来说，一般使用4到8级DWT变换就足够了.19量化使用带死区的均匀量化器对小波系数进行量化.对每个子带b，一个基本量化步长Δb用来量化该子带的所有系数:Example:假定量化步长为10而编码器输入值为21.82,那么量化索引值可如下确定:20系数比特建模应用二维离散变换产