静态图像压缩标准JPEG

静态图像压缩标准JPEGDylan跨学科工作坊JPEG背景简介PNG格式591kbJPEG格式66kb跨学科工作坊JPEG背景简介名称由来JPEG是联合图片专家组(JointPhotographicExpertsGroup)，是由ISO和IEC两个组织机构联合组成的专家组制定的静态图像压缩标准；于1991年发行标准草案特点有损压缩，利用了人的视觉系统的特性，量化和无损压缩编码相结合去掉视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息；适应于灰度图像和彩色图像；利用人的视觉特性，25:1的压缩比可以得到很好的质量跨学科工作坊JPEG背景简介主要压缩算法离散余弦变换(DiscreteCosineTransform,DCT)为基础的有损压缩算法

基于DCT的顺序编码模式（单遍扫描完成一个图像分量的编码）

基于DCT的渐进编码模式（多次扫描，由粗到精的渐进码流结构）

基于DCT的分层编码模式（多分辨率的码流结构）差值脉冲编码（DifferentialPulse-CodeModulation,DPCM）为基础的无损压缩算法跨学科工作坊基于DCT的顺序编码模式1.将图像从RGB空间变换到YUV空间（用亮度、色差表示原图像）2.将图像矩阵分块，对每一块单独进行DCT变换。DCT变换矩阵的大小为8×8。（根据人眼对亮度信号比对色度信号更加敏感的生理特性，对Y分量划分为8×8块，对U、V分量划分为16×16的块。U、V分量的每一块舍弃1/2的信息后形成一个8×8的矩阵。）3.对变换后的DCT矩阵进行量化处理（低频部分用小的值量化，高频部分用大的值量化，量化的结果将会在高频部分出现大量的0）跨学科工作坊基于DCT的顺序编码模式4.DC（直流）系数的编码和AC（交流）系数的行程编码5.熵编码(entropycoding)：哈夫曼或算术编码基于DCT的编码过程如下量化表跨学科工作坊矩阵分块跨学科工作坊DCT变换离散余弦变换(DCT)X的离散余弦变换(DCT)为Y（X,Y是N×N矩阵）正变换FDCT逆变换IDCT跨学科工作坊量化处理JPEG采用线性均匀量化器，定义为对64个DCT系数除以量化步长，再四舍五入取整。FQ(u,v)=IntegerRound[F(u,v)/Q(u,v)]（Q(u,v)：量化器步长，是量化表的元素）量化表系数随DCT系数的位置和彩色分量不同有不同的值，尺寸为8*8，与64个变换系数一一对应。跨学科工作坊编码方式DCT变换后，能量集中在左上角。由于两个相邻的8×8子块的DC系数相差很小，采用DPCM对直流(DC)系数单独编码。其它63个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。为了保证低频分量先出现，高频分量后出现，同时增加连续“0”的个数，采用Zig-Zag的排列方法。跨学科工作坊编码方式跨学科工作坊熵编码为了进一步压缩数据，需对DC码和AC行程编码的码字再做基于统计特性的熵编码JPEG建议的熵编码是Huffman编码和自适应二进制编码Huffman编码:依据字符出现概率来构造异字头的平均长度最短的码字自适应二进制编码:把整个输入的消息编码为一个数，一个满足(0.0≤n<1.0)的小数,自适应算术编码中，信源符号的概率根据编码时符号出现的频繁程度动态地进行修改跨学科工作坊基于DCT的渐进编码模式与顺序模式编码步骤基本一致图像分量编码经过多次扫描完成按频段渐进一次扫描中，只对DCT变换中的某些频段的系数进行编码传送，然后累进的方式对其他频段进行编码与传送，直至将全部系数传递完毕按位渐进对DCT系数按照其数位由高至低分成若干段，依次对各段进行压缩编码，先对最有效位的N位进行编码传送，直至将全部系数传递完毕跨学科工作坊基于DCT的渐进编码模式跨学科工作坊基于DCT的分层编码模式（1）降低原始图像的空间分辨率。（2）对已经降低分辨率的图像按照顺序编码模式进行压缩并存储或传输。（3）对低分辨率图像进行解码，然后用插值法提高图像的分辨率。（4）将分辨率已经升高的图像作为原图像的预测值，并把它与原图像的差值进行基于DCT的编码。（5）重复步骤3、4直到图像达到完整的分辨率。在必须使用低分辨率的设备来存取或观察高分辨率图象的应用中，这种方式非常有效。跨学科工作坊基于DPCM的无损编码模式 为了满足无失真压缩的需要，JPEG选择的一种简单的预测编码方式。优点：硬件容易实现，图象重建质量好缺点：压缩比太低（2：1）无失真编码器源图像数据压缩的图像数据预测器熵编码器跨学科