第六章运动图像压缩的国际标准

第六章运动图像压缩的国际标准第一节运动图像压缩编码的基本方法一、运动图像压缩简介•1.运动图像压缩的方法与运动图像的特性、运动图像的媒体形式、运动图像的应用要求有关•2.运动图像压缩的国际标准主要有：•H.261----用于视频电话和视频会议的运动图像压缩的国际标准•MPEG:MovingPictureExpertGroup•MPEGⅠ用于存储媒体的运动图像压缩标准，其数据传递码率为1.5Mb/s•MPEGⅡ用于广播电视、通信、存储等各种媒体的运动图像压缩标准，其数据传递码率为5～10Mb/s•MPEGⅢ以多媒体的广泛应用为主要目标的运动图像压缩标准支.•3.运动图像压缩编码的基本方法•输入信号--→帧间DPCM--→运动补偿--→有效图像块的选定--→差分图像编码--→输出信号二、帧间DPCM•1.运动图像是静止图像的有序集合，通过对每一帧静止图像的数据压缩可达到运动图像压缩的效果•以这种方式进行压缩：1∕10～1∕20，•2.运动图像中，相邻两帧静止间具有较强的相关性，对这两帧图像进行差分处理可得到差分图像。•3.通过对差分图像的传递，可实现运动图像的有效压缩，这种以差分图像进行图像数据压缩的方法-----帧间DPCM法三、运动补偿与运动矢量•1.帧间差分的基本思想是求当前帧(N)与前一帧（N-1）的差分图像，并传递差分图像中差分值大于零的运动部分。•2.在接收端利用差分图像中大于零的运动部分和前一帧图像合成，就可得到当前帧的图像。•3.在帧间DPCM基础上，可对运动图像做进一步的压缩，不传递差分图像，而是传递差分图像中表示运动的部分•4.实际压缩过程中，将每一帧图像分成8×8～16×16像素的图像块，•5.对于每个图像块的运动可以从前一帧相应的图像获取表示运动的信息，这种表示图像运动的有关信息以矢量方式来表示•运动矢量表示小飞机的运动方向和运动量的大小，即X分量和Y分量四、有效图像块的选定•1.在帧间DPCM处理时，图像中不运动部分的差分值为零•2.对于运动部分较少的图像，差分值为零的区域较大•3.仅传递差分值不为零的部分，图像可以有效压缩•4.有效图像块---差分值不为零的图像，无效图像块---差分值为零的图像差分图像运动补偿五、差分图像编码•1.经过帧间DPCM、运动补偿、有效图像块选定处理后，可以得到有效图像块•2.差分图像最终生成编码：•运动矢量----用于表示每一个图像块的运动信息，即矢量x,y分量，可以用可变长编码表示•有效图像块的选定----以一位数的标识符来表示有效图像块和无效图像块•DCT系数----对于选定的有效图像块，通过DCT变换、矢量量化、熵编码，变换为0、1的数字序列。第二节MPEGⅠ的基本特点一、MPEGⅠ•MPEGⅠ是一种用于存储媒体运动图像数据压缩的国际标准•存储媒体：指运动图像的载体为各种存储装置，如CD-ROM,VCD二、与其他运动图像压缩编码的共性•1.将一帧图像分割成许多小的图像块---图像宏块。•2.对于每一个图像宏块，以DCT变换减少运动图像中的空间冗余度•3.以哈夫曼编码完成熵编码•4.利用控制量化精度的方法进行图像质量的控制。三、特殊性•1.图像组GOP：•使用存储媒体时，要求媒体设备具有随机检索功能•在MPEGⅠ中设置了一个图像组GOP，在每一个图像组中有一帧图像与其他图像数据无关，只限于帧内预测，这帧图像不能由其他帧的图像所预测。•2.双向预测：对于存储媒体第N帧之前和之后的帧内容都是已知的•3.图像格式：MPEGⅠ图像清晰度具有一定的变化范围，它能适应各种不同的电视制式。第三节MPEGⅠ的基本技术一、双向预测编码双向预测二、图像的类别•根据图像在GOP中的作用和功能分为三类•1.I图像（Intra-Picture）•帧内编码的图像，不用于帧间预测•I图像不能由其他帧的图像预测，I图像的信息与其他帧图像信息无关•I图像保证了GOP的独立性•为了实现随机检索，每一个GOP中最少有一帧I图像。•2.P图像（Predictive-Picture）•用于帧间正向预测编码的图像类型•P图像不仅用于正向预测，也可用于帧内预测•3.B图像（Bidirectional-Picture）•用于双向预测图像•4.I、P、B图像•I与P图像编码顺序一致，•先完成I、P编码再进行B编码。三、GOP•1.GOP结构•每一组GOP中含有I、P、B三种图像，•一组GOP图像数为N•I、P图像的周期为M•2.GOP的头•为了便于实现信息的随机检索，在每一组GOP前，均设置了GOP头•3.N和M的设置•若N设置过小，编码效率降低，图像质量下降•若N设置过大，随机检索的单元过大，检索精度下降。•通常一个GOP为0.5秒，由15帧图像组成•N=15M的设置与运动图像的运动速度有关，对于运动速度较快的图像，M=1（没有B）•对于运动缓慢的图像M=3