图像工程图像处理章毓晋IE1-IP-aa.ppt

1、章毓晋 (TH-EE-IE),附录A 图象国际标准,A.1国际标准 A.2二值图象压缩国际标准 A.3静止图象压缩国际标准 A.4运动图象压缩国际标准 A.5多媒体国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),A.1 国际标准,标准和标准化 信息系统的标准应无疑义地描述软件和硬件 在任何地方都可以被一致的理解 如果基于某种标准，很容易维护管理 如果没有标准，每个部件都成为独立的 需要在设计、实现、管理、控制和维护层次都标准化 已制订的一些标准表A.1.1,章毓晋 (TH-EE-IE),A.2 二值图象压缩国际标准,1. G3和G4 由CCITT的两个小组（Group 3和Group 4）负责制定 最

2、初是为传真应用而设计 G3采用了非自适应、1-D游程编码技术 对每组N行（N = 2或N = 4）扫描线中的后N 1行也可以用2-D方式编码 G4是G3的一种简化版本，其中只使用2-D编码 G3的压缩率约为15:1，G4的压缩率要高1倍 对半调灰度（halftone）图编码时常产生扩展效果,章毓晋 (TH-EE-IE),A.2 二值图象压缩国际标准,2. JBIG 二值图联合组（joint bilevel imaging group，JBIG）于1991年制定 采用了自适应技术，提高了压缩比 打印字符的扫描图象：可提高1.1 1.5倍 计算机生成的打印字符图象：可提高约5倍 用抖动或半调表示的

3、“灰度”图象：可提高2 30倍 可用于渐进（累进）的传输与重建应用,章毓晋 (TH-EE-IE),A.3 静止图象压缩国际标准,1. JPEG 联合图象专家组（joint picture expert group，JPEG）于1991年制定 定义了3种编码系统： (1) 基于DCT的有损编码基本系统，可用于绝大多数压缩应用场合 (2) 用于高压缩比、高精确度或渐进重建应用的扩展编码系统 (3) 用于无失真应用场合的无损系统 对录象机质量的静止图象的压缩率一般可达到25:1,章毓晋 (TH-EE-IE),A.3 静止图象压缩国际标准,1. JPEG 基本系统： 交流分量（AC）用变长码编码 直流

4、分量（DC）系数用相对差值进行编码,章毓晋 (TH-EE-IE),A.3 静止图象压缩国际标准,2. JPEG2000 对JPEG标准进行更新换代，2000年问世 提高低码率时对图象的压缩质量 增加了许多功能： 根据图象质量、视觉感受和分辨率进行渐进传输，可对码流随机存取和处理 编码变换采用了小波变换 消除了DCT的块效应,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,1. Motion JPEG 用JPEG方法对运动视频/电视信号进行编码 对每一帧独立工作，所以它并不能减少帧之间的冗余 提供了一个快速访问视频中任意帧的方法 JPEG需要较多的带宽，很少用在基于网络的应用中,章毓

5、晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,2. H.261 主要为电视会议等应用而制定 P 64标准（P = 1, 2, , 30），因为其码流可为：64，128，1920 k bit/s 最基本步骤有2个：I-frame和P-frame (1) 对序列中的第一帧（或某参考帧）图用类似于JPEG中用的DCT压缩，以减少帧内冗余度 (2) 估计目标的运动（通过计算帧间的相关），以确定如何压缩下一帧以减少帧间冗余度,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩

6、国际标准,两种不同的帧编码方式 (1) 对每组的第一帧图进行帧内编码，即用类似于JPEG中用的DCT方法以减少帧内冗余度。这样得到的编码帧称为初始帧I-frame (2) 对每组的剩余帧图进行帧间编码，即通过计算当前帧与下一帧间的相关，预测估计帧内目标的运动，以确定如何借助运动补偿来压缩下一帧以减少帧间冗余度。这样得到的编码帧称为预测帧P-frame,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,编（解）码序列的结构 在每个I-帧后面接续若干个P-帧，I-帧独立编码，而P-帧则参照上一帧编码,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,3. MPEG-1 （ISO

7、/IEC 11172） Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 Mbit/s 1988年 1992年 基本步骤： (1) DCT压缩，以减少帧内冗余度 (2) 运动估计，以减少帧间冗余度,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,编（解）码序列的结构 (1) I图象：仅进行帧内编码，不参照其他图象。 (2) P图象：参照前一幅I图象或P图象进行帧间编码 (3) B图象：也称双向预测图象，参照前一幅和后一幅I图象或P图象进行双向运动补偿

8、。,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,4. MPEG-2 （ISO/IEC 13818） Generic coding of moving pictures and audio 1990年 1994年 主要用于视频传输 （场景变化快，所以每15帧一定要编一帧） 适用带宽5 10 Mbit/s 到 30 40 Mbit/s （包含了原MPEGIII的内容）,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,5. MPEG-4 （ISO/IEC 14496） Coding of audio-visual object 1993年 1999年 ( 2000年 20

9、01年 ) 对各种AV进行统一编码和操作 64 k bit/s 64 384 k bit/s 384 k bit/s 4 M bit/s,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,6. H.264/AVC （ISO/IEC 14496-AVC，ITU-T H.264） JVT (Joint video team) 2001年 2003年 ( 2004年) 在提高压缩效率的同时，提供网络友好的视频表达方式 既支持“会话式”（如可视电话）也支持“非会话式”（如广播或流媒体）视频应用,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,6. H.264/AVC 在编码方面采

10、用的主要技术： (1)多帧多模式运动预测 多参考帧预测 宏块尺寸类型较多,章毓晋 (TH-EE-IE),A.4 运动图象压缩国际标准,6. H.264/AVC (2)整数变换 多参考帧预测 (3)熵编码 一致性变长编码 前后文自适应二值算术编码 (4)自适应环内消块效应滤波器 比MPEG-4可节省40%到50% 的比特率,章毓晋 (TH-EE-IE),1. MPEG-7 （ISO/IEC 15938） Multimedia content description interface 1997年 2001年 () ！不是图象压缩标准！ 对不同的多媒体信息进行统一描述 描述符（D） 描述方案（DS

11、） 描述语言（DDL）,A.5 多媒体国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),MPEG-7是关于内容描述的，前端是对多媒体数据分析的结果，后端则提供了多媒体信息提取的基础,A.5 多媒体国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),2. MPEG-21 （ISO/IEC 18034） Multimedia framework 2000年 2004年 () ！不是图象压缩标准！ 提供多媒体信息处理技术的集成框架 章毓晋。MPEG-21 刚开始制订的国际标准。中国图象图形学报，2000，5B(9-10): 12-13。,A.5 多媒体国际标准,章毓晋 (TH-EE-IE),标准的工作目标 电子商务、知识产权、综合性解决方案 动机：已构建了许多基础设施以发送和使用多媒体内容，但还没有一个框架可将现有的或正在开发的技术手段联系在一起 (1) 理解如何将不同的技术和标准结合在一起 (2) 讨论将需