04-2图像信息处理技术课件.ppt

第四章图像信息处理技术(2);4.9活动图像压缩编码标准;一、活动图像编码概述;图1活动图像编码传输系统;图像编码应用层次：;视频压缩编码标准;数字影碟机：

图像分辨率为352×288，国际标准为MPEG―1，码率为1.5Mb／s，其中约1.2Mb／s用于图像，其余用于声音和同步。可达到VHS录像带图像质量。

可视电话：

图像分辨率为176×144，采用ITU―TH.263建议，码率为64kb／s以下，经调制解调后，能在现有的模拟电话线上传送活动的彩色电视电话图像，因此也称为极低码率的图像编码。

高清晰度电视：

图像分辨率可高达1920×1080，具有两倍于现有标准的水平和垂直清晰度，采用ISOMPEG―2标准，码率约为20Mb／s。;表4.9-1常见视频编码标准信号格式;视觉特性;帧内编码：

利用每幅图像内部的相关性进行帧内压缩编码；

变换编码：DCT、MDCT、小波变换

预测编码：DPCM

帧间编码

利用相邻帧之间的相关性进行帧间压缩编码；

运动补偿预测编码

混合编码：变换编码和预测编码相结合的编码方法。

;二、运动补偿预测编码;帧间预测编码;1、运动补偿和运动估值;物体的划分：划分静止区域和运动区域。

运动估计：对每一个运动物体进行位移估计。

运动补偿：由位移的估值建立同一运动物体在不同帧的空间位置对应关系，从而建立了预测关系。

补偿后的预测信息编码：对运动物体的补偿后的位移帧差信号(DFD)，以及运动矢量等进行编码传输。块匹配运动补偿预测把一幅图像分为互不重叠的N×N像素的子块，对每个子块估计位移（运动）矢量，将它编码传送到接收端。;像素递归法（PRA）

对每个像素的位移进行递归估计

对多运动画面的适应能力强，但只能跟踪较小的位移（2～3像素/帧），

块匹配法（BMA）

把图像划分为很多适当大小的小块，再设法区分是运动的小块还是静止的小块，并寻找小块的运动矢量

精度低于PRA，但其位移跟踪能力强（不低于6～7像素/帧），且实现简单，尤其适合于物体作平移运动;块匹配法;全搜索法搜索过程;块匹配过程;三、ITU―TH.261标准;图4.9-1H.261标准的视频编解码系统框图;;1、H.261标准视频编码器原理;;;2、视频数据复用格式;公共中间格式

（CommonIntermediateFormat,CIF格式）;QCIF(QuarterCIF)格式;一帧图像数据;图CIF格式图像层次结构;;CIF和QCIF的数据结构;H.261数据结构示意图;3、压缩编码模式;表4.9-2H.261标准的各种编码模式及其码字;;MPEG(MotionPictureExpertsGroup)是运动图像专家小组的英文缩写。

其任务是给用于数字存储介质、电视广播和通信的活动图像和伴音制定一系列的编码方法，专家组先后制定了MPEG-1、MEPG-2和MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等标准。;MPEG-1;1.MPEG-1标准组成;2.MPEG-1标准的特点：;3.MPEG-1视频编解码原理;图4.9-6MPEG-1视频编解码原理框图

(a)编码原理；;图4.9-6MPEG-1视频编解码原理框图

(b)解码原理;4．MPEG-1图像类型;MPEG专家组定义了三种图像：

帧内图像I(intrapictures)

预测图像P(predictedpictures)

插补（双向预测）图像B(bidirectionallyinterpolated)

;;MPEG―1可以处理的图像格式没有严格规定，通常认为在亮度信号采用352×240像素×30帧/秒（NTSC）或352×288像素×25帧/秒（PAL）的情况下，即SIF（SourceInputFormat）格式时，MPEG―1算法效率最高，压缩后的码率约1.2Mb/s，

对于典型的应用，MPEG―1定义了SIF格式。下表分别为由CCIR601到SIF的格式转换数据和采样模式。

;4:2:2;CCIR601到SIF的格式转换数据;;帧内图像I不参照任何过去的或者将来的其他图像帧，压缩编码采用类似JPEG压缩算法;预测图像P使用两种类型的参数来表示：一种参数是当前要编码的图像宏块与参考图像的宏块之间的差值，另一种参数是宏块的移动矢量。;移动矢量的算法框图;;二维对数搜索法(2D-logarithmicsearch);预测图像P的压缩编码算法;预测图像P的压缩编码算法;B帧数据只有I帧数据的百分之十五、P帧数据的百分之五十以下。压缩比：200：1;MPEG三种图像的压缩后的典型值(比特);两幅B位于两个参考图像间;3.视频码流分层结构;图4.9-8MPE