（5）重复步骤3、4直到图像达到完整的分辨率。
在必须使用低分辨率的设备来存取或观察高分辨率图象的应用中，这种方
式非常有效。
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基于DPCM的无损编码模式
为了满足无失真压缩的需要， JPEG选择的一种简单的预测编码方
式。
优点：硬件容易实现，图象重建质量好 缺点：压缩比太低（2：1）
无失真编码器

特点
有损压缩，利用了人的视觉系统的特性，量化和无损压缩编码相结合去掉 视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息；适应于灰度图像和彩色图像； 利用人的视觉特性，25:1的压缩比可以得到很好的质量
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JPEG背景简介
主要压缩算法

离散余弦变换 (Discrete Cosine Transform ,DCT) 为基础的有损压缩算
静态图像压缩标准JPEG
Dylan
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JPEG背景简介
PNG格式 591kb
JPEG格式 66kb
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JPEG背景简介

名称由来
JPEG 是联合图片专家组 (Joint Photographic Experts Group) ，是由 ISO
和 IEC 两个组织机构联合组成的专家组制定的静态图像压缩标准；于 1991年发行标准草案
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谢谢观看
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用大的值量化，量化的结果将会在高频部分出现大量的0）
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基于DCT的顺序编码模式
4.DC（直流）系数的编码和AC（交流）系数的行程编码
5.熵编码(entropy coding)：哈夫曼或算术编码
基于DCT的编码过程如下
量化表
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矩阵分块
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DCT变换
离散余弦变换(DCT)
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基于DCT的渐进编码模式

与顺序模式编码步骤基本一致
图像分量编码经过多次扫描完成 按频段渐进


一次扫描中，只对DCT变换中的某些频段的系数进行编码传送，然后累进
的方式对其他频段进行编码与传送，直至将全部系数传递完毕

按位渐进
对DCT系数按照其数位由高至低分成若干段，依次对各段进行压缩编码， 先对最有效位的N位进行编码传送，直至将全部系数传递完毕
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编码方式
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熵编码
为了进一步压缩数据，需对DC码和AC行程编码的码字再做基于统计特性的
熵编码
JPEG建议的熵编码是Huffman编码和自适应二进制编码 Huffman编码:依据字符出现概率来构造异字头的平均长度最短的码字 自适应二进制编码:把整个输入的消息编码为一个数，一个满足(0.0 ≤ n < 1.0)的小数,自适应算术编码中，信源符号的概率根据编码时符号出现 的频繁程度动态地进行修改
X的离散余弦变换(DCT)为Y（X ,Y是N×N矩阵 ）
正变换FDCT
Y = AXAT
逆变换IDCT
X = AT YA

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量化处理
JPEG采用线性均匀量化器，定义为对64个DCT系数除以量化步长，再四舍
五入取整。
FQ(u,v) = Integer Round [F(u,v) / Q(u,v)] （Q(u,v)：量化器步长，是量化表的元素） 量化表系数随DCT系数的位置和彩色分量不同有不同的值，尺寸为8*8，与
基于DCT的顺序编码模式
1.将图像从RGB空间变换到YUV空间（用亮度、色差表示原图像）
2. 将图像矩阵分块，对每一块单独进行 DCT 变换。 DCT 变换矩阵的大小为
8×8。（根据人眼对亮度信号比对色度信号更加敏感的生理特性，对Y分 量划分为8×8块，对U、V分量划分为16×16的块。U、V分量的每一块舍弃 1/2的信息后形成一个8×8的矩阵。） 3. 对变换后的DCT矩阵进行量化处理（低频部分用小的值量化，高频部分
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基于DCT的渐进编码模式
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基于DCT的分层编码模式
（1）降低原始图像的空间分辨率。
（2）对已经降低分辨率的图像按照顺序编码模式进行压缩并存储或传输。
（3）对低分辨率图像进行解码，然后用插值法提高图像的分辨率。
（4）将分辨率已经升高的图像作为原图像的预测值，并把它与原图像的
差值进行基于DCT的编码。
法 基于DCT的顺序编码模式（单遍扫描完成一个图像分量的编码） 基于DCT的渐进编码模式（多次扫描，由粗到精的渐进码流结构）
基于DCT的分层编码模式（多分辨率的码流结构）

差值脉冲编码（ Differential Pulse-Code Modulation ,DPCM ）为基础
的无损压缩算法
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64个变换系数一一对应。
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编码方式

DCT变换后，能量集中在左上角。

由于两个相邻的 8×8 子块的 DC 系数相差很小，采用DPCM 对直流 (DC)系
数单独编码。

其它63个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。
为了保证低频分量先出现，高频分量后出现，同时增加连续“0”的个数，
采用Zig-Zag的排列方法。
源图像 数据
预测器
熵编码器
压缩的图 像数据
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基于DPCM的无损编码模式
二维预测编码
一元预测式 预测式 Px=a c a b Rx 二元预测式 被预测像素Rx与预测 像素（a,b,c）关系 在编码器中 Ex=Rx - Px 在解码器中Rx=Ex + Px Px=b Px=c Px=a+b+c Px=a+(b-c)/2 Px=b+(a-c)/2 Px=(a+b)/2