顯微視頻圖像的編碼與壓縮【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計文獻綜述畢業(yè)設計文獻綜述電子信息科學與技術電子信息科學與技術顯微視頻圖像的編碼與壓縮顯微視頻圖像的編碼與壓縮摘要：本文通過對顯微視頻圖像特點的分析，總結得到提高顯微視頻圖像的壓縮比，圖像的編碼壓縮標注至關重要。文章通過介紹傳統(tǒng)的圖像壓縮方案——JPEG和JPEG2000和最新的圖像壓縮標準——H.264在圖像壓縮方面的表現，得到H.264用于壓縮視頻圖像的顯著優(yōu)勢。在H.264的基礎上，本文總結了目前以H.264為基礎的改進的顯

2、微視頻圖像的壓縮方案。關鍵字關鍵字：顯微視頻圖像；JPEG；JPEG2000；H.2640引言引言生物顯微圖像是利用數碼顯微鏡對動物或植物組織切片采集而來。一般地，顯微圖像具有高分辨率的特點，這就給顯微圖像的存儲與傳輸提出了一個亟待解決的問題。對于一幅12801024分辨率的顯微圖像，以8為灰度級進行數字化采集就需要3.75MB的存儲容量。這么大的數據量給圖像的存儲和傳輸提出了嚴肅的課題。如何快速高效地編碼壓縮顯微圖像序列已經成為當前的

3、熱點之一。目前對生物顯微圖像壓縮還沒有性能非常好的算法因此生物顯微圖像的壓縮技術已成為生物顯微圖像應用領域的一項挑戰(zhàn)性技術[14]。1傳統(tǒng)的圖像壓縮方案傳統(tǒng)的圖像壓縮方案1.1JPEGJPEG標準壓縮標準壓縮JPEG是一種通用的靜止圖像的壓縮標準。這種標準適用于所有連續(xù)色調、多級灰度、靜止圖像的壓縮和編碼。它是色彩、灰度、靜止圖像的第一個國際標準，是一個適用范圍廣泛的通用標準。它不僅適用于靜止圖像的壓縮，也適用于電視圖像序列的幀內壓縮。

4、所以JPEG標準自1992年通過以來，短短幾年內就獲得了極大的成功[5]。文獻[6]利用JPEG對圖像進行了壓縮進行了實驗。從實驗結果中可以看出，JPEG的最高壓縮倍數大約是43。此時方塊效應已經很明顯了。塊效應產生的原因是當壓縮比增大的時候，每個編碼88塊的失真就增大了，他們之間的差異也會變大，導致視覺上的不連續(xù)，進而產生塊效應。1.2JPEG2000JPEG2000標準壓縮標準壓縮隨著技術的發(fā)展和應用的需求，JPEG專家組在2000

5、年制定了新一代圖像壓縮標準系列圖2H.264解碼器編碼器采用的仍是變換和預測的混合編碼法。由圖1，輸入的幀或場Fn以宏塊為單位被編碼器處理。首先，按幀內或幀間預測編碼的方法進行處理。如果采用幀內預測編碼，其預測值PRED（圖中用P表示）是由當前片中前面已編碼的參考圖像經運動補償（MC）后得出，其中參考圖像用F’n1表示。為了提高預測精度，從而提高壓縮比，實際的參考圖像可在過去或未來（指顯示次序上）已編碼解碼重建和濾波的幀中進行選擇。預測

6、值PRED和當前塊相減后，產生一個殘差塊Dn，經塊變換、量化后產生一組量化后的變換系數X，再經熵編碼，與解碼所需的一些邊信息（如預測模式量化參數、運動矢量等）一起組成一個壓縮后的碼流，經NAL（網絡自適應層）供傳輸和存儲用。正如上述，為了提供進一步預測用的參考圖像，編碼器必須有重建圖像的功能。因此必須使殘差圖像經反量化、反變換后得到的Dn’與預測值P相加，得到uFn’（未經濾波的幀）。為了去除編碼解碼環(huán)路中產生的噪聲，為了提高參考幀的圖

7、像質量，從而提高壓縮圖像性能，設置了一個環(huán)路濾波器，濾波后的輸出Fn’即重建圖像可用作參考圖像[14]。由圖1可知，由編碼器的NAL輸出一個壓縮后的H.264壓縮比特流。由圖2，經熵解碼得到量化后的一組變換系數X，再經反量化、反變換，得到殘差Dn’。利用從該比特流中解碼出的頭信息，解碼器就產生一個預測塊PRED，它和編碼器中的原始PRED是相同的。當該解碼器產生的PRED與殘差Dn’相加后，就產生uFu’，再經濾波后，最后就得到濾波后的

8、Fn’，這個Fn’就是最后的解碼輸出圖像[1518]。由于生物顯微圖像的特性，其要求對紋理豐富的區(qū)域能夠進行精細的編碼，而這樣的區(qū)域在時間和空間上又存在高度的相似，H.264標準的幀間編碼中的新特點給出消除相鄰幀間的冗余有效的方案，對于連續(xù)拍攝的顯微圖像，幀間編碼能夠大大降低圖像之間在時間上的冗余。又由于顯微圖像是對細胞圖像的采集，而各個細胞之間存在較大的相似性，因此，通過幀內編碼的能夠在較大程度上降低空間上的冗余，進一步提高圖像的壓縮