|
алгоритм сжатия статических изображений JPEG, который не обеспечивает высокого качества при относительно больших степенях сжатия (свыше 20:1). JPEG/MotionJPEG (MJPEG). Изначально предназначенный для компрессии статических изображении, алгоритм сжатия JPEG [32, 44] широко применяется в Web-камерах, видеосерверах и других сетевых устройствах, использующих алгоритм сжатия JPEG в режиме передачи отдельных кадров. JPEG {Joint Photographic Expert Group} подразделение в рамках Международной организации по стандартизации ISO {International Standard Organization}. Алгоритм основан на дискретном косинусном преобразовании (ДКП) [32, 70], применяемом к матрице изображения для получения некоторой новой матрицы коэффициентов. ДКП раскладывает изображение по амплитудам некоторых частот. Таким образом, при преобразовании получается матрица, в которой многие коэффициенты малы по модулю, либо равны нулю. Кроме того, с учетом несовершенства человеческого зрения, коэффициенты аппроксимируются без заметной потери качества изображения. 88 84 8 3 8 4 35 8 6 83 82 86 32 3 2 3 3 82 3 3 83 31 32828487373781 34 81363789328284 87 81 84 3 3 3 7 35 8 9 80 81 31853586313931 85 82818683868931 84 83 83 90 84 35 33 S3 81 DCT 67.51 -6 2-205 -5 4 1 2 15 1-3 0 2 3 4 6-221 5 -3 -1 0 2 0-2 2 -4 4 3 1 -1 -2 1 -3 1 1 -2 0 -3 2-11 1 3 0 -1 0-1-10 -2 -1 -1 -5 5 2-22 0 Рисунок 1.33 Дискретное косинусное преобразование ДКП выполняется для блоков размером 8><8. При этом получается матрица, в которой коэффициенты в левом верхнем углу соответствуют низкочастотной составляющей изображения, а в правом нижнем — высокочастотной (рисунок1.33). Далее выполняется операция квантования, которая из-за ошиоок квантования обеспечивает большее количество нулей на высоких частотах. На этом шаге осуществляется управление степенью сжатия. Затем выполняется 65 |
7 8 В настоящее время широко используются следующие алгоритмы (стандарты) сжатия с потерями, которые не строятся на вейвлетах: JPEG, Н.261, Н.263, Н.264, варианты MPEG (MPEG-1, MPEG-2). Алгоритмическую основу составляет алгоритм сжатия статических изображений JPEG, который не обеспечивает высокого качества при относительно больших степенях сжатия (свыше 20:1). JPEG/MotionJPEG (MJPEG). Изначально предназначенный для компрессии статических изображений, алгоритм сжатия JPEG /41, 61/ широко применяется в Web-камерах, видеосерверах и других сетевых устройствах, использующих алгоритм сжатия JPEG в режиме передачи отдельных кадров. JPEG {Joint Photographic Expert Group) — подразделение в рамках Международной организации по стандартизации ISO {International Standard Organization). Алгоритм основан на дискретном косинусном преобразовании (ДКП) /41, 150/, применяемом к матрице изображения для получения некоторой новой матрицы коэффициентов. ДКП раскладывает изображение по амплитудам некоторых частот. Таким образом, при преобразовании получается матрица, в которой многие коэффициенты малы по модулю, либо равны нулю. Кроме того, с учетом несовершенства человеческого зрения, коэффициенты аппроксимируются без заметной потери качества изображения. 888483 8485868382 86828283828383 81 82828487878781 84 81863739828284 87 81848387858980 81 81858586818981 85 32818683868981 84 88889084358888 81 DCT 6751-6 2 -2 0 5 -5 4 1 2 1 5 1 -3 0 2 3 4 6 -2 2 1 5 -3 -1 0 2 0-22 -4 4 3 1 1-2 1-3 1 1 -2 0 -3 2 -1 1 1 3 0-1 0-1-10-2 -1 1-5 5 2 -2 2 0 Рис. 1.3.1. Дискретное косинусное преобразование ДКП выполняется для блоков размером 8x8. При этом получается% матрица, в которой коэффициенты в левом верхнем углу соответствуют низкочастотной составляющей изображения, а в правом нижнем — высокочастотной (рис.1.3.1). Далее выполняется операция квантования, которая из-за ошибок квантования обеспечивает большее количество нулей на высоких частотах. На этом шаге осуществляется управление степенью сжатия. Затем выполняется преобразование матрицы 8x8 в 64-элементный вектор посредством зигзагообразного сканирования, как показано на рис. 1.3.2. Таким образом, в начале вектора содержатся коэффициенты матрицы, соответствующие низким частотам, а в конце — высоким (содержащим большое количество нулей). На заключительном этапе выполняются RLE кодирование и кодирование по Хаффману /61/. Процесс восстановления изображения полностью симметричен кодированию. 7 9 § aojrpto,i %гт%.з Зо.б 30,7 а* ЗЙ а1,4 а1.5 а1.б а1.7 aL щ / а 2.3 а 3.0 аг^ аъ / а30 а 3,0 34.1 а4,2 а5,0 а5,1 Яб.О 3(5.1 а7.0 а 7.1 Рис. 1.3.2. Зигзагообразное сканирование. Недостатком алгоритма является распад изображения на отдельные квадраты при повышении степени сжатия. Это связано с тем, что происходят большие потери на низких частотах при квантовании, и восстановить исходные данные становится невозможно. Такой эффект «мозаики» приводит к |