③量化表(quantizationtable)(5)幀圖像開始sof0(startofframe)

1、JPEG,JPEG圖像編碼標(biāo)準(zhǔn),本節(jié)主要介紹JPEG圖像壓縮編碼算法(DCT變換算法)、圖像數(shù)據(jù)文件格式 (JFIF，JPEG File Interchange Format)。最后，對JPEG 2000進行一個簡單的介紹。,§3.4,內(nèi)容提要,JPEG,內(nèi)容提綱,3.4.1 JPEG標(biāo)準(zhǔn)與JPEG圖像3.4.2 JPEG圖像格式3.4.3 JPEG圖像壓縮編碼算法3.4.4 JPEG 2000簡介,參

2、 考 文 獻,About JPEG,JPEG與JPEG圖像,一、ISO/IEC JPEG (Joint Photographic Experts Group)簡介二、關(guān)于JPEG圖像A、參 考 文 獻,§3.4.1,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),4,一. 關(guān)于JPEG,JPEG : Joint Photographic Experts Group由ISO與IEC于1986年聯(lián)

3、合成立的一個專家委員會(WG1)，其憲章(charter)是：其中的“Joint”還有與ITU聯(lián)合的意思在過去的十幾年中，該委員會制定了一系列的靜態(tài)連續(xù)色調(diào)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)(如：有損、無損及接近無損等編碼標(biāo)準(zhǔn))，并于1996年開始制定JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)。,“Digital compression and coding of continuous-tone still images”,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像

4、與視頻處理技術(shù),5,關(guān)于JPEG (cont.),已經(jīng)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)有：ISO/IEC 10918-1 | ITU-T Rec. T.81 : Requirements and guidelinesISO/IEC 10918-2 | ITU-T Rec. T.83 : Compliance testingISO/IEC 10918-3 | ITU-T Rec. T.84: ExtensionsISO/IEC 10918-4 | IT

5、U-T Rec. T.86: Registration of JPEG Parameters, Profiles, Tags, Color Spaces, APPn Markers, Compression Types, and Registration Authorities (REGAUT)DIS 14495-1 | ITU-T Draft Rec. T.87 : Lossless and Near-LosslessCompre

6、ssion of Continuous-Tone Still Images – BaselineJPEG2000標(biāo)準(zhǔn)(草案)ISO/IEC FCD15444-1: 2000 | ITU-T Rec. T.800,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),6,二. 關(guān)于JPEG圖像,壓縮編碼算法主要有：基于離散余弦變換(Discrete Cosine Transform, DCT)的有損壓縮(lossy compre

7、ssion)算法。該算法還包括熵編碼(Entropy Coding),霍夫曼編碼(Huffman coding)等算法?；陬A(yù)測的無損數(shù)據(jù)壓縮算法。算法所處理的圖像為靜態(tài)連續(xù)色調(diào)(still continuous-tone)的彩色或灰度(grayscale)圖像。壓縮算法與彩色空間無關(guān)，顏色變換不包括在算法中。編碼模型有：順序(Sequential encoding)、累進(Progressive encoding)、無損(Lo

8、ssless encoding)、層次(Hierarchical encoding)編碼模型。,JPEG圖像格式,(一) JPEG圖像格式簡介(二) JFIF (JPEG File Interchange Format，即 JPEG圖像文件交換格式)(三) JFIF格式圖像數(shù)據(jù)分析,§3.4.2,JPEG,100101,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),8,（一）JPE

9、G圖像格式簡介,JPEG圖像為靜止連續(xù)色調(diào)(still continuous-tone)圖像，有廣泛的用途。如：數(shù)碼相機、Web page images、MPEG的幀內(nèi)圖像(I圖像)、…JPEG委員會在制定JPEG標(biāo)準(zhǔn)時，定義了許多標(biāo)記(marker)來區(qū)分和識別圖像數(shù)據(jù)及其相關(guān)的信息。但是，到目前為止，關(guān)于JPEG文件交換格式明確定義的詳細說明，在相關(guān)的“規(guī)范”或“建議”(如ITU T.81)中沒有見到。目前使用的格式為JFIF

10、 v1.02和TIFF JPEG等，其中前者的使用比較廣泛，大多數(shù)應(yīng)用程序均加以支持，其他格式比較復(fù)雜。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),9,JPEG圖像格式簡介 (cont.),JPEG文件使用的顏色空間為1982年推薦的電視圖像數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)CCIR 601 (現(xiàn)為ITU-RB T.601)。在這個色彩空間中，每個分量、每個像素的電平規(guī)定為255級，用8位代碼表示。 顏色轉(zhuǎn)換,從RGB轉(zhuǎn)換成YCbCr空間時，使

11、用下面的精確的轉(zhuǎn)換關(guān)系：　　　　　 Y = 256 × E'y　　　　　 Cb = 256 × [E'Cb] + 128　　　　　 Cr = 256 × [E'Cr] + 128其中亮度電平E'y和色差電平E'Cb和E'Cb分別是CCIR 601定義的參數(shù)。由于E'y的范圍是0～1，E'Cb和E'Cb的范圍是-0.5～+0.5，

12、因此Y, Cb和Cr的最大值必須要到255。于是RGB和YCbCr之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系需要按照下面的方法計算。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),10,JPEG圖像格式簡介 (cont.),顏色轉(zhuǎn)換從RGB轉(zhuǎn)換成YCbCr,YCbCr(256級)分量可直接從用8位表示的RGB分量計算得到：　 　　 Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B　　 　 Cb = - 0.1687R - 0.

13、3313G + 0.5 B + 128　　　 Cr = 0.5 R - 0.4187G - 0.0813 B + 128需要注意的是： 不是所有圖像文件格式都按照R0，G0，B0，…，Rn，Gn，Bn的次序存儲樣本數(shù)據(jù)，因此在RGB文件轉(zhuǎn)換成JFIF文件時需要首先驗證RGB的次序。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),11,JPEG圖像格式簡介 (cont.),顏色轉(zhuǎn)換從YCbCr 轉(zhuǎn)換成R

14、GB,RGB分量可直接從YCbCr (256級)分量計算得到：　　　　 R = Y + 1.402 (Cr - 128)　　　　　 G = Y - 0.34414 (Cb - 128) - 0.71414 (Cr - 128)　　　　　 B = Y + 1.772 (Cb - 128)在JFIF文件格式中，圖像樣本的存放順序是從左到右和從上到下。這就是說JFIF文件中的第一個圖像樣本是圖像左上角的樣本。,2024年3月3

15、日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),12,RGB ? YCbCr,RGB,YCbCr,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),13,JPEG圖像格式簡介 (cont.),JPEG的主要標(biāo)記(marker)下面為其中的8個主要標(biāo)記,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),14,JPEG圖像格式簡介 (cont.),附表：JPEG定義的標(biāo)記列表,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),1

16、5,JPEG圖像格式簡介 (cont.),附表：JPEG定義的標(biāo)記列表(續(xù)),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),16,JPEG圖像格式簡介 (cont.),附表：JPEG定義的標(biāo)記列表(續(xù)),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),17,JPEG圖像格式簡介 (cont.),附表：APP0域的詳細結(jié)構(gòu),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),18,（二）JFIF文件格式,JFIF :

17、 JPEG File Interchange Format ( JPEG文件交換格式 )該格式由Eric Hamilton于1992年提出，已經(jīng)成為事實上( de facto )的JPEG圖像文件交換格式標(biāo)準(zhǔn)。該格式直接使用JPEG專家組為JPEG圖像定義的諸多標(biāo)記( marker )。JPEG的每個標(biāo)記都由兩個字節(jié)組成，前一個字節(jié)的值固定為0xFF (JPEG文件的字節(jié)是按正序( big endian )排列的)。每個標(biāo)記之前還可

18、以添加數(shù)目不限的0xFF填充字節(jié) ( fill byte)。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),19,JFIF文件結(jié)構(gòu) (cont.),JFIF特性：使用JPEG壓縮算法使用JPEG交換格式的圖像數(shù)據(jù)壓縮表示法PC 或 Mac 或 Unix 工作站均兼容標(biāo)準(zhǔn)的顏色空間: 一個或三個顏色分量。(對于三個顏色分量，采用 Y Cb Cr (CCIR 601-256級)規(guī)范)APP0 標(biāo)記 用于指定 計量單位制、

19、 X, Y像素的密度以及縮略圖的細節(jié)APP0 標(biāo)記同樣用于指定JFIF的擴展方法APP0 標(biāo)記還用于指定其他與應(yīng)用相關(guān)的信息,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),20,JFIF文件結(jié)構(gòu) (cont.),JPEG文件由下面的8個部分組成,(1) 圖像開始SOI (Start of Image)標(biāo)記(2) APP0標(biāo)記(Marker) ① APP0長度(length) ② 標(biāo)識符(i

20、dentifier) ③ 版本號(version) ④ X和Y的密度單位 (units=0：無單位；units=1：點數(shù)/英寸；units=2：點數(shù)/厘米) ⑤ X方向像素密度(X density) ⑥ Y方向像素密度(Y density) ⑦ 縮略圖水平像素數(shù)目(thumbnail horizontal pixels)

21、 ⑧ 縮略圖垂直像素數(shù)目(thumbnail vertical pixels) ⑨ 縮略圖RGB位圖(thumbnail RGB bitmap)(3) APPn標(biāo)記(Markers)，其中n=1～15(任選) ① APPn長度(length) ② 由于詳細信息(application specific information),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),

22、21,JFIF文件結(jié)構(gòu) (cont.),JPEG文件由下面的8個部分組成(續(xù)),(4) 一個或者多個量化表DQT (define quantization table) ① 量化表長度(quantization table length) ② 量化表數(shù)目(quantization table number) ③ 量化表(quantization table)(5) 幀圖像開始SOF0(S

23、tart of Frame) ① 幀開始長度(start of frame length) ② 精度(precision)，每個顏色分量每個像素的位數(shù) (bits per pixel per color component) ③ 圖像高度(image height) ④ 圖像寬度(image width) ⑤ 顏色分量數(shù)(numbe

24、r of color components) ⑥ 對每個顏色分量(for each component) ID 垂直方向的樣本因子(vertical sample factor) 水平方向的樣本因子(horizontal sample factor) 量化表號(quantization table#),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理

25、技術(shù),22,JFIF文件結(jié)構(gòu) (cont.),JPEG文件由下面的8個部分組成(續(xù)),(6) 一個或者多個霍夫曼表DHT (Define Huffman Table) ① 霍夫曼表的長度(Huffman table length) ② 類型、AC或者DC (Type, AC or DC) ③ 索引(Index) ④ 位表(bits table) ⑤ 值表(v

26、alue table)(7) 掃描開始SOS (Start of Scan) ① 掃描開始長度(start of scan length) ② 顏色分量數(shù)(number of color components) ③ 每個顏色分量 ID 交流系數(shù)表號(AC table #) 直流系數(shù)表號(DC table #) ④ 壓縮圖像數(shù)

27、據(jù)(compressed image data)(8) 圖像結(jié)束EOI (End of Image),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),23,（三）JFIF格式圖像數(shù)據(jù)分析,一個 16×16像素圖像(JFIF格式)數(shù)據(jù),sample image (16×16 Pixels),,marker,blocks : 000000 ~ 0001e0,,文件類型標(biāo)識,2024年3月3日,第三章 圖形、

28、圖像與視頻處理技術(shù),24,JFIF格式圖像數(shù)據(jù)分析 (cont.),一個 16×16像素圖像(JFIF格式)數(shù)據(jù),blocks : 0001f0 ~ 000350,original Bitmap image,sample image (16×16 Pixels),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),25,參考文獻,Gregory K. Wallace. The JPEG Still Pictur

29、e Compression Standard. Communications of the ACM. 1991, 34(4): 30 ~ 44.Still Picture Interchange File Format (SPIFF)Eric Hamilton. JPEG File Interchange Format, Version 1.02. 1992.ITU Recommendation T.81 : INFORMAT

30、ION TECHNOLOGY – DIGITAL COMPRESSION AND CODING OF CONTINUOUS-TONE STILL IMAGES – REQUIREMENTS AND GUIDELINES.JPEG image compression FAQ, part 1 & 2.http://www.faqs.org/faqs/jpeg-faq/A. Skodras, C. Christopoulos,

31、 and T. Ebrahimi. JEPG2000 Still Image Compression Standard. IEEE Signal Processing Magazine, 2001.,JPEG,JPEG圖像壓縮編碼,JPEG圖像壓縮編碼算法概要 JPEG圖像壓縮編碼算法的主要步驟 基于DCT的算法舉例 基于DCT的擴展編碼(累進、分層編碼),§3.4.3,2024年3月3日,第三章

32、 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),27,算法概要,JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法：以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法以預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法算法的特點,JPEG有損壓縮算法利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結(jié)合來去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。在壓縮比為25:1的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)

33、別，因此得到了廣泛的應(yīng)用。JPEG算法與彩色空間無關(guān)，因此“RGB到Y(jié)UV變換”和“YUV到RGB變換”不包含在JPEG算法中。JPEG算法處理的彩色圖像是單獨的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來自不同彩色空間的數(shù)據(jù)，如RGB, YCbCr和CMYK。,1.,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),28,算法概要 (cont.),壓縮編碼大致分成三個步驟：使用正向離散余弦變換(forward discrete cosin

34、e transform，F(xiàn)DCT)把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。使用加權(quán)函數(shù)對DCT系數(shù)進行量化，這個加權(quán)函數(shù)對于人的視覺系統(tǒng)是最佳的。使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數(shù)進行編碼。譯碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),29,算法概要 (cont.),JPEG壓縮編碼-解壓縮算法框圖,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),30,主要計算步

35、驟,JPEG壓縮編碼算法的主要計算步驟如下：正向離散余弦變換(FDCT)量化(quantization)Z字形編碼(zigzag scan)使用差分脈沖編碼調(diào)制(differential pulse code modulation，DPCM)對直流系數(shù)(DC)進行編碼使用行程長度編碼(run-length encoding，RLE)對交流系數(shù)(AC)進行編碼熵編碼(entropy coding),2.,2024年3月3日,第

36、三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),31,主要計算步驟：①,正向離散余弦變換(FDCT),,,,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),32,主要計算步驟：① （cont.）,正向離散余弦變換(FDCT),f ( i, j ) 經(jīng)變換之后，F(xiàn)( 0, 0 )是直流系數(shù)(DC,即64個空域圖像采樣值的平均值)，其他為交流系數(shù)(AC)。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),33,計算步驟：① （cont.

37、）,正向離散余弦變換(FDCT),,,,,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),34,計算步驟：②,量化(Quantization)量化是對經(jīng)過FDCT變換后的頻率系數(shù)進行量化，其目的是減小非“0”系數(shù)的幅度以及增加“0”值系數(shù)的數(shù)目。對于有損壓縮算法，使用均勻量化器進行量化。量化步距是按照系數(shù)所在的位置和每種顏色分量的色調(diào)值來確定。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),35,計算步驟：② （c

38、ont.）,量化(Quantization)因為人眼對亮度信號比對色差信號更敏感，因此使用了兩種量化表：亮度量化值和色差量化值。由于人眼對低頻分量的圖像比對高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),36,計算步驟：③,Z字形編排(Zigzag Scan)量化后的系數(shù)要重新編排，目的是為了增加連續(xù)的“0”系數(shù)的個數(shù)，就是“0”的游程長度，方法是按

39、照Z字形的式樣編排，其結(jié)果是把一個8 × 8的矩陣變成一個1 × 64的矢量，頻率較低的系數(shù)放在矢量的頂部。,量化DCT系數(shù)的序號,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),37,計算步驟：④,直流系數(shù)(DC)的編碼DC系數(shù)的特點：8 × 8圖像塊經(jīng)過DCT變換之后得到的DC直流系數(shù)有兩個特點，一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰8 × 8圖像塊的DC系數(shù)值變化不大。JPEG算法使用

40、了差分脈沖調(diào)制編碼(DPCM)技術(shù)，對相鄰圖像塊之間量化DC系數(shù)的差值(Delta)進行編碼。,,,,,,,,DCi-1,DCi,blocki-1,blocki,…,…,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),38,計算步驟：⑤,交流系數(shù)(AC)的編碼AC系數(shù)的特點：1 × 64矢量中包含有許多“0”系數(shù)，并且許多“0”是連續(xù)的。JPEG使用非常簡單和直觀的游程長度編碼(RLE)對它們進行編碼。JPE

41、G使用了1個字節(jié)的高4位來表示連續(xù)“0”的個數(shù)，而使用它的低4位來表示編碼下一個非“0”系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后面的是量化AC系數(shù)的數(shù)值。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),39,計算步驟：⑥,熵(Entropy)編碼使用熵編碼的原因：對DPCM編碼后的直流DC系數(shù)和RLE編碼后的交流AC系數(shù)作進一步的壓縮。在JPEG有損壓縮算法中，使用霍夫曼編碼器來減少熵，霍夫曼編碼器使用很簡單的查表(lookup tab

42、le)方法進行編碼 。DC碼表符號舉例,壓縮數(shù)據(jù)符號時，霍夫曼編碼器對出現(xiàn)頻度比較高的符號分配比較短的代碼，而對出現(xiàn)頻度較低的符號分配比較長的代碼。這種可變長度的霍夫曼碼表可以事先進行定義。,如果DC的值(Value)為4，符號SSS用于表達實際值所需要的位數(shù)，實際位數(shù)就等于3。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),40,基于DCT的算法舉例,3.,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),41,

43、基于DCT的算法舉例（cont.）,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),42,基于DCT的擴展編碼,JPEG的擴展編碼系統(tǒng)順序編碼模型(sequential encoding model)自上而下，從左至右方式發(fā)送。,4.,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),43,基于DCT的擴展編碼 (cont.),JPEG的擴展編碼系統(tǒng) (續(xù))累進編碼模型(Progressive encoding)采

44、用多掃描(multiple scans)圖像部分信息分階段傳輸，這些信息被接收后立即解碼。如果覺得不滿意圖像的內(nèi)容，可立即停止傳輸。適合于在低帶寬信道上傳輸高分辨率的圖像累進編碼有頻譜選擇與按位逼近兩種方法，前者第一次掃描時只對DC系數(shù)某些頻帶的系數(shù)進行編碼、傳送，在隨后的掃瞄中對其他頻帶編碼、傳送，直到全部系數(shù)傳送完為止。分組選擇方式如(0,1,2), (3,4,5), …。后者沿著量化系數(shù)的有效位(量化精度位數(shù))方向分段累進

45、編碼，假設(shè)量化精度為8位，則第一次傳送高4位，然后傳送低4位。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),44,基于DCT的擴展編碼 (cont.),JPEG的擴展編碼系統(tǒng) (續(xù))層次編碼模型(Hierarchical encoding model)采用多分辨率方式編碼這種編碼模型特別適合多用戶環(huán)境，且設(shè)備的分辨率各不相同。例如：高分辨率的設(shè)備為2048×2048像素HDTV監(jiān)視器為1024×

46、1024像素低分辨率TV為512×512像素等,JPEG 2000簡介,JPEG 2000 is a new image coding system that uses state-of-the-art compression techniques based on wavelet technology. Its architecture should lend itself to a wide range of uses

47、from portable digital cameras through to advanced pre-press, medical imaging and other key sectors.Cited from: http://www.jpeg.org/JPEG2000.html,§3.4.4,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),46,JPEG 2000簡介,JPEG 2000發(fā)展歷程：于1

48、996年開始成立專門的小組(Maui會議)1999年12月第一個草案(draft of part 1)形成2000年8月Rochester會議時，ISO發(fā)布JPEG 2000國際標(biāo)準(zhǔn)最終草案(Final Draft International Standard)，由ISO成員國中所有感興趣的團體投票表決。full International Standard于2000年12月最終通過，代號ISO/IEC 15444 Part 1

49、| ITU-T rec. T.800已經(jīng)出版。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),47,JPEG 2000簡介 (cont.),JPEG 2000的需求：與JPEG兼容，連續(xù)色調(diào)，同時支持bi-level低數(shù)據(jù)率圖像安全累進傳輸(精度/分辨率)、實時順序顯示(build-up)能力健壯的位錯誤(bit-error)糾正基于內(nèi)容的描述，隨機存取(具備Regions-Of-Interest, ROI存取、壓

50、縮功能)，具有與MPEG-4間的接口能夠處理大于64k×64k像素的圖像采用小波(Wavelet)變換算法。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),48,標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成,JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)由下述部分組成：Part 1: Core coding systemPart 2: ExtensionsPart 3: Motion JPEG2000Part 4: ConformancePart 5: Refe

51、rence SoftwarePart 6: Compound image le formatPart 7: Has been abandonedPart 8: JPSEC (security aspects)Part 9: JPIP (interactive protocols and API)Part 10: JP3D (volumetric imaging)Part 11: JPWL (wireless applicat

52、ions),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),49,JEPG2000 Features,Very high compression rate, sometimes even up to 200 times. JPEG completely breaks down at this rate.The size of the compressed file is controllable, That is, a us

53、er can specify the size of a file.Both lossy and lossless compression are supported in JPEG 2000. JPEG can produce only lossless imagesOne can define Region Of Interest (ROI) in an image. The Region of Interest would

54、 be compressed to a higher quality than the rest of the image.One can have progressive decoding of an image in two ways – by resolution or, by quality.JPEG 2000 has a provision to add additional information about an

55、image using XML.,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),50,Region Of Interest Coding,Original Imagewith ROI Defined,Decoded Imagewith ROI Intact,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),51,Progression Order,Progression by Quality,Layer 10.01

56、 bpp,Layer 20.1 bpp,Layer 30.3 bpp,Layer 41.0 bpp,,,,Improve decoding quality as receiving more bits,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),52,Progression Order (cont.),Progression by Resolution,Res 00.01 bpp,Res 10.034 bpp,Re

57、s 20.3 bpp,,,64x64,128x128,256x256,Multi-resolution decoding from one bit-stream,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),53,JPEG 2000 Vs. JPEG,Better image quality as Wavelet Transforms do not have the ringing effect Lossless Com

58、pressionHigher compression ratesMore features and flexibility,Degraded Image Quality as DCT transform has the ringing effect Lossless Compression is not possible in JPEGMore compression at the cost of Image qu

59、alityLess Flexibility,JPEG 2000,JPEG,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),54,JPEG 2000 Vs. JPEG (cont.),Transform,Quantization,EntropyCoding,,,,,JPEG,J2K,DCT DiscreteCosineTransform,DWT DiscreteWaveletTransform,8x8Quant

60、izationTable,Quantizationfor eachsub-band,HuffmanCoding,ArithmeticCoding,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),55,JPEG 2000 Vs. JPEG (cont.),JPEG 2000 (1.83 KB),Original (979 KB),JPEG (6.21 KB),2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),56,

61、Discrete Wavelet Transform,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),57,Wavelet Transform,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),58,2D Separate DWT,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),59,Coding,Based on bit-planeThree passesSignificant Propagation Pas

62、sMagnitude Refinement PassCleanup Pass,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),60,BIT PLANES,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),61,Bit-plane Coding,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),62,A. 參考文獻,JPEG 2000標(biāo)準(zhǔn)草案：ISO/IEC FCD15444-1: 2000 | ITU-T Re

63、c. T.800. (Part I ~ XIII.)Gregory K. Wallace. The JPEG Still Picture Compression Standard. Communications of the ACM. 1991, 34(4): 30 ~ 44.A. Skodras, C. Christopoulos, and T. Ebrahimi. JEPG2000 Still Image Compr

64、ession Standard. IEEE Signal Processing Magazine, 2001.,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),63,專著,專著名：JPEG 2000: Image Compression Fundamentals, Standards and Practice 出版社：Kluwer International Series in Engineering

65、 and Computer Science, Secs 642作 者：D. S. Taubman, M. W. Marcellin,計算機動畫基礎(chǔ),計算機動畫是在傳統(tǒng)動畫的基礎(chǔ)上，使用計算機圖形圖像技術(shù)而迅速發(fā)展起來的一門高新技術(shù)。動畫使得多媒體信息更加生動，富于表現(xiàn)。廣義上看，數(shù)字圖形圖像的運動顯示效果都可以稱作為動畫。在MPC機上可以很容易地實現(xiàn)簡單動畫。,§3.5,內(nèi)容提綱,3.5.1

66、 概述3.5.2 動畫原理3.5.3 計算機動畫(二、三維動畫，變形動畫)3.5.4 計算機動畫設(shè)計,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),66,參考文獻及資源,,計算機動畫概述,本小節(jié)主要介紹： 動畫(Animation)技術(shù)的發(fā)展歷史 計算機動畫的主要研究內(nèi)容。 計算機動畫制作軟件簡介。,§3.5.1,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),68,動

67、畫歷史,從實物到卡通從卡通到數(shù)字化(圖形、圖像)從數(shù)字化計算機動畫計算機動畫是數(shù)字媒體的一個重要組成部分。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),69,動畫歷史 (cont.),走馬燈原理：燈中點上蠟燭。利用空氣動力，氣流上升驅(qū)動葉輪（一些類似于葉輪的機制）。靜止畫面的連續(xù)播放。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),70,動畫歷史 (cont.),計算機動畫與圖形學(xué)、數(shù)

68、字圖像處理、運動學(xué)有密切的關(guān)系。一般制作過程二維圖形關(guān)鍵幀運動路徑場景渲染計算機動畫有較長的發(fā)展歷史，它與電影、電視有不解之緣。,2024年3月3日,第三章 圖形、圖像與視頻處理技術(shù),71,動畫歷史 (cont.),計算機動畫與電影70年代在電影中使用計算機動畫的構(gòu)想對許多導(dǎo)演來說仍舊是一個夢，但當(dāng)時的電視節(jié)目已經(jīng)開始嘗試用一些簡單的計算機動畫技術(shù)來增強節(jié)目的效果了。1973年舉行了第一屆SIGGRAPH（計算機

69、圖形特別興趣小組）展覽。當(dāng)時的“重頭戲”是一些用計算機制作的簡單物體的模型，比如一個虛擬的茶壺和一只甲殼蟲模型。從那時起，人們開始進行早期的試驗，利用CGI技術(shù)制作一些短影片。但由于這些制作員不是電影制片出身，因此早期的動畫效果簡直可以用“慘不忍睹”來形容。盡管CGI短片一敗涂地，但并沒有澆滅好萊塢對動畫技術(shù)的熱情。1976年英國倫敦的系統(tǒng)仿真公司(Systems Simulation, Ltd.)接受委托，為影片《異形》(Ali