Лекция 1 Алгоритмы сжатия изображений Медведева Елена Викторовна дисц. Цифровая обработка изображений

2

3 Требования к алгоритмам сжатия высокая степень компрессии; высокое качество изображений; высокая скорость компрессии и декомпрессии; симметричность по времени; небольшая стоимость аппаратной реализации. Эффективность программной реализации.

4 Оценка качества изображения Субъективная оценка качества (рекомендация ITU-R BT )

5 Объективные критерии качества

6

7 Пример алгоритма RLE

8

9 Первоначальная таблица кода LZW (для 8-ми разрядных изображений)

10 Конечная таблица.

11

12 АЛГОРИТМ ХАФФМАНА Использует частоту появления одинаковых байт в изображении. Сопоставляет символам входного потока, которые встречаются большее число раз, цепочку бит меньшей длины. И, напротив, встречающимся редко цепочку большей длины. Для сбора статистики требует двух проходов по изображению. Применяется для кодирования: 1. N – уровней квантования; 2. Векторов движения; 3. Коэффициентов преобразования в стандартах JPEG, MPEG. 4. Для сжатия бинарных изображений (при сжатии факсимильных изображений)

13 Алгоритм ХАФФМАНА

14 Построение кода ХАФФМАНА

15 Модифицированный код Хаффмана (для сжатия факсимильных изображений)

16 Таблицы кодирования

17

18 АРИФМЕТИЧЕСКИЙ КОД

19

20

21

22

23 Блок после ДКП и квантования

24

Вейвлет-преобразование 25

26 Быстрое вейвлет-преобразование (Алгоритм Малла)

27 Схема вейвлет - преобразования

28 Математическое представление вейвлет-преобразования

29 Вычисление последовательностей коэффициентов

Вейвлеты Добеши 30

Восстановление изображения 31

32

33 JPEG/JPEG2000: «Lena»

34 JPEG/JPEG2000 (Сжатие в 130 раз)

Принципы сжатия видео в стандартах H.261, H.263, H.264, MPEG-4 1. Устранение пространственной избыточности. 2. Учет избыточности в цветовых плоскостях. 3. Подобие между кадрами. 35

Типы кадров I-кадры - являются своеобразными входными точками в поток данных для декодера; сжаты независимо от других кадров (I - Intra pictures) по алгоритму JPEG. Р-кадры - сжаты с использованием ссылки на одно изображение (Р - Predicted); повышают степень сжатия видео в целом. В-кадры - сжаты с использованием ссылки на два изображения (В - Bidirection); декодирование В-кадров требует больше вычислительных мощностей, однако позволяет повысить степень сжатия 36

H.264/ Термины Изображение разбивается на макроблоки размера 16 x 16 по яркостной компоненте и размера 8x8 для цветовых компонент. I-кадры – состоят исключительно из intra-макроблоков. Макроблоки могут ссылаться только на уже закодированные макроблоки из той же плоскости. P,B-кадры – состоят из intrer-макроблоков. Intra – блоки – предсказание элементов в них осуществляется по предыдущим блокам текущего кадра. Inter – блоки – предсказание выполняется с использованием компенсации движения (т.е. по предыдущим или последующим кадрам) Макроблок A предсказывается макроблоком B, если из всевозможных макроблоков предшествующих кадров, разница между блоками B и А минимальна. Эта разница называется компенсацией движения (motion compensation) 37

Intra-предсказание 38

Intra-предсказание 39

40 Принципы компенсации движения

41 Пример разностных кадров без компенсации и с компенсацией движения

42 Основа стандартов H.261, H.263, H.264, MPEG-4

43