视频压缩中的多基变换研究
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视频压缩中的多基变换研究【摘要】 以MPEG系列，H.26x系列为代表的视频压缩技术是业界研究的热门课题。衡量压缩的效果一是大小，二是质量。如何在保证图像质量的基础上，尽可能的提高压缩效率，一直是业界努力的方向。对于视频压缩标准，MPEG系列，H.26x系列几乎都有I帧、B帧和P帧这样的概念。I帧作为关键帧，对图像压缩质量有重大影响。I帧压缩和静态图像压缩JPEG类似，本文选取其DCT基变换的大小作为研究的切入点。由于人眼对高频分量不是很敏感，实验中对于变化平缓，低频成分较多的图像采用大尺寸DCT变换；对于变换剧烈，细节丰富的含有大量高频成分的图像采用小尺寸的DCT变换。透过实验分析，得出针对平缓图像，使用大尺寸DCT变换可以有效提高图像压缩效率的结论。【关键词】 DCT变换， JPEG标准，CxImage图像库目录第1章 绪论11.1 多媒体压缩技术11.2 视频压缩11.3 JPEG中的DCT变换2第2章 JPEG原理32.1 JPEG百科介绍32.2 JPEG编码原理42.2.1 色彩空间转换42.2.2 缩减采样（Downsampling）52.2.3 离散余弦变换（Discrete cosine transform）52.2.4 量化（Quantization）62.2.5 熵编码技术（entropy coding）72.2.6 压缩比率与不自然痕迹（artifact）82.2.7 解码92.3 用法122.3.1 照片132.3.2 医学影像：少见的JPEG 12位支持模式142.4 其它失真压缩的编码格式142.5 潜在的专利争议142.6 无损耗旋转 (lossless JPEG rotation)15第3章 DCT变换研究163.1 离散余弦变换163.1.1 应用163.1.2 正式定义173.2 DCT基变换173.2.1 DCT变换算法尺寸修改203.2.2 ZigZag方式排列数据213.2.3 量化表(Q Table)修改21第4章 程序实现234.1 CxImage 库234.1.1 JPEG编码解码实现254.1.2 修改DCT编解码模块254.2 JPEG Demo工程264.2.1 打开BMP文件274.2.2 确定DCT变换参数284.2.3 JPEG编解码294.2.4 图像信噪比30第5章 实验分析325.1 效果图演示325.1.1 JPEG量化系数 10325.1.2 JPEG量化系数 50365.1.3 JPEG量化系数 80395.2 比较分析42结论44参考文献45致谢46第1章 绪论1.1 多媒体压缩技术多媒体计算机技术是面向以文本、图形、图像、声音、视频和动画等多种媒体信息为主的综合处理技术。在多媒体系统中，为了达到令人满意的视频画面质量和听觉效果，必须对视频信号和音频信号做到实时处理。实时处理技术的关键是如何解决视频和音频信号的数字化存储和实时传输问题。数字化了的视频和音频信号的数据量是十分惊人的，是制约多媒体发展和应用的最大障碍。尤其视频数据，一帧中等分辨率（640480）真彩色（24位／象素）数字视频图像的数据量约占0．9mb字节空间，以每秒30帧计算，则视频信号的传输速率大约在27．6mb／s，即使用目前600mb的标准光盘，每张也仅能存储20几秒的视频信息。由此可见，依现有的计算机软硬件技术和数据处理能力，要求计算机传输速率约达30mb／s，一次要求存储（一部影片）208800mb以上的存储空间，真是天方夜谈，根本无法达到。因而，多媒体的数据压缩问题自然成为关系到多媒体技术发展的成败，是必须解决的瓶颈问题。多媒体数据压缩的标准化工作随着多媒体技术的飞速发展和日趋成熟而逐步展开。久负盛名的是iso／iecjtc1／sc29成立的两个专家组：联合图像专家组（jpeg：jiontphotographicexpertsgroup）和活动图像专家组（mpeg：movingpictureexpertsgroup），任务是负责制定多媒体技术的有关标准。由于所制定的标准对于多媒体技术和产业的大发展和应用具有举足轻重的作用，以致jpeg和mpeg这两个专家组的名字也成为有关标准的代名词。1.2 视频压缩由于视频数据量巨大，以MPEG系列，H.26x系列为代表的视频压缩技术是业界研究的热门课题。衡量视频压缩的效果一是数据量大小，二是视频流图像质量。如何在保证图像质量的基础上，尽可能的提高压缩效率，一直是业界努力的方向。对于视频压缩标准，MPEG系列，H.26x系列几乎都有I帧、B帧和P帧这样的概念。帧内编码图像简称I帧，I帧是只使用本帧内的数据进行编码的图像。即只对本帧内的图像块进行DCT变换、量化和熵编码等压缩处理。在一个图像组（GOP）中的第一个编码帧应为I帧；前向预测编码图像简称P帧，P帧是根据前面最靠近的I帧或P帧作为参考帧进行前向预测编码的图像。由于P帧使用了运动补偿压缩方法，压缩比高于I帧，双向预测编码图像简称B帧。B帧是根据一个过去的参考帧和一个将来的参考帧进行双向预测的编码图象。其参考帧可以是一个I帧和P帧，或是前后两个P帧。由于B帧是在两个参考帧基础上双向预测得出的，它的预测精度能做到很高，其压缩比较大。有了I、P、B帧的组合，可以既得到较高的综合码率压缩比，又保证图像质量。此设计为本站原创作品。其中包括：源程序，可执行程序，论文，答辩稿，录像。 [来源：http://www.think58.com]