Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Сжатие неподвижных изображений по стандарту JРЕG




ЛЕКЦИЯ 20. МЕТОДЫ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

 

В лекции рассмотрен алгоритм сжатия неподвижных изображений по стандарту JPEG. Подобный стандарт сжатия может быть использован также для сжатия видеопоследовательностей.

 

Литература [7, 12, 16].

 

Общие положения. Изначально предназначенный для компрессии статических изображений, алгоритм сжатия JPEG широко применяется в веб-камерах, видеосерверах и других сетевых устройствах (например, веб-камеры и сетевые видеосерверы компании AXIS Communications используют алгоритм сжатия JPEG в режиме передачи отдельных кадров; также схема JPEG сжатия встроена в видео сервер VN-A1U компании JVC Professional). Название этого алгоритма сжатия происходит от комитета Joint Photographic Expert Group (Объединенная группа экспертов по фотографии), входящего в состав ISO. Принцип работы алгоритма JPEG основан на так называемом дискретном косинусном преобразовании (Discrete-Cosine Transform, DCT). Базирующиеся на DCT алгоритмы сжатия всегда осуществляют сжатие данных с потерями, но способны обеспечить довольно высокую степень компрессии при минимальной потере данных. Помимо JPEG, дискретное косинусное преобразование используют такие алгоритмы сжатия, как JPEG, Motion JPEG, H-263. Процедура DCT будет рассмотрена ниже на примере алгоритма сжатия JPEG.

Картинка, сжатая в формат JPEG, показана на рисунке 30.7. При больших коэффициентах сжатия JPEG дает блочные искажения, являющиеся следствием используемого алгоритма. Для сравнения справа приведено то же изображение, сжатое по алгоритму Wavelet. При сильном сжатии появляется размытость изображения, которая меньше влияет на восприятие, чем "мозаика" JPEG.

     

Рис20.1. Картинка, сжатая в формат JPEG

 

JРЕG относится к методам сжатия изображений с потерями и используется в основном при записи неподвижных изображений с целью экономии объема ЗУ.

Для большинства реальных полутоновых и цветных изображений этот метод позволяет уменьшить объем информации в 5-10 раз без заметного ухудшения визуально воспринимаемого качества. JРЕG не предназначен для сжатия рисунков, чертежей и других изображений, имеющих два уровня яркости.

Последовательность операций при кодировании, поясняемая структурной схемой на рис. 4.1, включает:

- разбиение изображения на блоки 8х8 пикселов;

- выполнение быстрого ДКП (БДКП)в каждом блоке;

-квантование полученных коэффициентов ДКП с использованием таблицы коэффициентов квантования (таблица Q);

- энтропийное кодирование квантованных коэффициентов ДКП каждого блока изображения.

 

Рис. 20.2. Структурная схема кодирования по стандарту JPEG

 

Последняя операция выполняется кодером Хаффмена с использованием таблицы кодирования (таблица кодов). Вместо кодера Хаффмена может использоваться арифметический кодер.

В результате кодирования исходное изображение преобразу­ется в сжатые видеоданные, записываемые в файл.

Последовательность операций при декодировании, поясняе­мая структурной схемой на рис. 4.2, включает:

- декодирование энтропийного кода (декодер Хаффмена);

- деквантование коэффициентов ДКП для каждого блока 8х8 пикселов;

- обратное БДКП для каждого блока;

- объединение блоков в декодированное изображение.

 

Рис. 20.3. Структурная схема декодирования по стандарту JPEG

 

При декодировании энтропийного кода и при деквантовании используются таблицы кодирования и таблицы коэффициентов квантования, которые могут содержаться в одном файле со сжатым изображением. Далее более подробно рассмотрены операции, выполняемые при кодировании, и соответствующие им обратные операции, выполняемые при декодировании.

Полутоновое монохромное (черно-белое) изображение разбивается на блоки 8х8 пикселов. Эти блоки далее кодируются один за другим. Порядок кодирования блоков - слева направо, один горизонтальный ряд блоков за другим.

Цветное изображение может быть представлено в формате RGВ, когда для каждого пиксела задаются значения трех основных цветов. В этом случае каждый блок 8х8 пикселов представляется тремя блоками 8х8 чисел. Кодирование данных каждого из трех цветов выполняется так же, как для полутонового монохромного изображения.

Предпочтительнее представление цветного изображения в формате Y СвСR, где для каждого пиксела задаются значения яркости и цветоразностных сигналов. В этом случае возможно уменьшение числа блоков для информации о цвете. Например, если уменьшить число отсчетов цветоразностных сигналов по вертикали и по горизонтали в два раза, что соответствует формату 4:2:0, то на каждые четыре блока элементов сигнала яркости Y будут прихо­диться один блок элементов сигнала Св и один блок элементов сигнала СR. По сравнению с форматом RGB, полное число кодируемых блоков уменьшится в два раза, но заметного ухудшения качества изображения при этом не произойдет, так как зрительный аппарат человека не воспринимает искажения цвета мелких деталей изображения.

Возможны два варианта последовательности кодирования блоков цветного изображения. Согласно первому варианту, называемому последовательным, сначала кодируются все блоки элементов сигнала Y, затем - все блоки элементов сигнала Св, затем - все блоки сигнала СR. Второй вариант предусматривает перемежение блоков разных составляющих. Например, в случае формата дискретизации 4:2:0, сначала кодируются четыре блока Y, образующие матрицу 2х2, затем соответствующий им один блок С в, затем - один блок СR, затем следующие четыре блока Y и т.д.

При объединении блоков в декодированное изображение ко­личество элементов С в и СR восстанавливается с помощью интер­поляции.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1442; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.