第8讲变换编码和矢量量化编码 3.33变换编码 1.变换编码的一般原理 2.DCT变换编码方法 1)DCT变换的基本过程 (2)DCT变换的基本算法 334矢量量化编码 1.ⅴQ编码的基本原理 (1)总体设计目标 (2)量化器设计 (3)VQ编码器设计 2.码本生成的优化算法
第 8 讲 变换编码和矢量量化编码 3.3.3 变换编码 1. 变换编码的一般原理 2. DCT变换编码方法 ⑴ DCT变换的基本过程 ⑵ DCT变换的基本算法 3.3.4 矢量量化编码 1. VQ编码的基本原理 ⑴ 总体设计目标 ⑵ 量化器设计 ⑶ VQ编码器设计 2. 码本生成的优化算法
3.3.3变换编码 预测编码:基于时域分析;用于提高压缩速度/实时压缩 变换编码:基于频域分析;提高压缩比的最有效方法 DCT是JPEG、MPBG和H.261三大压缩标准的核心算法 1.变换编码的一般原理 基本思想: ①原始图像离散化一数据分块处理; 典型子块为8×8 Pixel,块尺寸n≡8 ②子块数据域变换(时域→频域;正交变换一可逆) a.频带能量高度集中在变换域的少数大幅值变换系数上 b.按能量区高/低分配位码多/少,小幅值元素作零处理 ③压缩编码在频域上进行
3.3.3 变换编码 预测编码：基于时域分析；用于提高压缩速度／实时压缩 变换编码：基于频域分析；提高压缩比的最有效方法 DCT是JPEG、MPEG和H.261三大压缩标准的核心算法 1.变换编码的一般原理 基本思想： ① 原始图像离散化 — 数据分块处理； 典型子块为8×8Pixel，块尺寸n≧8 ② 子块数据域变换（时域→频域；正交变换 — 可逆） a．频带能量高度集中在变换域的少数大幅值变换系数上 b．按能量区高／低分配位码多／少，小幅值元素作零处理 ③ 压缩编码在频域上进行
组成原理:正变换一编码,逆变换一解码 输入 正变换 量化器 码器 原始数据 发送端 存储器/信道 轮出 逆变换 解码器 接收端 还原数据 变换方法选择:方法不同,数据压缩比和压缩速度都不一样 ①KLT变换:变换后频域能量高度集中,压缩效果明显; 协方差阵可为对角阵且有最小均方误差,因而解压失真最小 主要缺点:计算复杂,没有通用的变换核和快速算法 ②DCT变换:有接近KLT的优化性能, 又有通用的变换核和快速算法,且计算复杂性适中 因此获得广泛应用.现已将快速DCT算法做成专用压缩芯片
组成原理：正变换－编码，逆变换－解码 变换方法选择：方法不同，数据压缩比和压缩速度都不一样 ① KLT变换：变换后频域能量高度集中，压缩效果明显； 协方差阵可为对角阵且有最小均方误差，因而解压失真最小 主要缺点：计算复杂，没有通用的变换核和快速算法 ② DCT变换：有接近KLT的优化性能， 又有通用的变换核和快速算法，且计算复杂性适中， 因此获得广泛应用．现已将快速DCT算法做成专用压缩芯片
(1)DCT变换的基本过程 正向DCT(FDCT)一编码;逆向DCT(IDCT)一解码 ①数据块分割:信源图像一般划分成n×n个8×8子块变换单元 a.8×8像素块的空间相关性,易于带来显著的压缩效率 b.8×8块的变换计算复杂性适中,易适应PC机的处理能力 C.8×8块的存储结构与位模式对应,易于软硬件实现 一般要求:块尺寸n≥8; 若n<8,会因块间不连续而产生边界效应 ②子块正变换:8×8子块一64个像元一64个DCT系数 ③频域系数量化:增加高频分量的零值, 减少非零低频分量的幅值及其表示范围 ④频域数据编码:采用熵编码算法,改善压缩信号的保真性能
⑴ DCT变换的基本过程 正向DCT（FDCT） 编码；逆向DCT（IDCT） 解码 ① 数据块分割：信源图像一般划分成n×n个8×8子块变换单元 a. 8×8像素块的空间相关性，易于带来显著的压缩效率 b. 8×8块的变换计算复杂性适中，易适应PC机的处理能力 c. 8×8块的存储结构与位模式对应，易于软硬件实现 一般要求：块尺寸n≥8； 若n＜8，会因块间不连续而产生边界效应 ② 子块正变换：8×8子块 64个像元 64个DCT系数 ③ 频域系数量化：增加高频分量的零值， 减少非零低频分量的幅值及其表示范围 ④ 频域数据编码：采用熵编码算法，改善压缩信号的保真性能
中中中 8×8子块 信源图 01 8×8子块 还原图 像数据 像数据 f(x, y) FDCT IDCT DCT系数 皇化表 皇化器Q 逆星化器Q1 皇化表 直流系数DC 交流系数AC 绀码表 第码表器 解码器 绍码表 压结图像数据 mIm 数据流