
- •Основы сжатия изображений и видео
- •Структура пзс-матрицы
- •Формирование цветного изображения
- •Аналого-цифровое преобразование
- •Сжатие цифрового телевизионного сигнала
- •Краткий обзор стандартов сжатия видео
- •Требования к алгоритму
- •Описание алгоритма сжатия mpeg
- •Устранение цветовой избыточности и подготовка макроблоков
- •8Х8 пикселей с сохранением шага дискретизации, а цветоразностные компоненты u
- •Сжатие независимых кадров (I – кадров)
- •Алгоритм jpeg
- •1991 Году в качестве одного из стандартов сжатия изображений, является одной
- •8Х8 (то есть, как средняя яркость блока).
- •Сжатие кадров с предсказанием (p-кадров и b-кадров)
- •Использование векторов смещений блоков
- •Структурная схема алгоритма mpeg
- •Повышение степени сжатия и качества видеоизображений
- •Алгоритм сжатия кадра на основе jpeg-2000
- •1992 Году. В 1997 стало ясно, что необходим новый, более гибкий и мощный стандарт, который и был доработан к 2000 году.
- •Идея алгоритма
- •Предобработка
- •Дискретное вэйвлет-преобразование. Идея алгоритма
- •Дискретное вэйвлет-преобразование в jpeg-2000
- •Квантование
- •Стандарт сжатия видео mpeg-4
- •Кодированное представление медийных объектов
- •Состав медийных объектов
- •Описание и синхронизация потоков данных для медийных объектов
- •Описание сцен
Дискретное вэйвлет-преобразование в jpeg-2000
Если внимательно посмотреть на процедуры формирования суммарных и разностных данных при вэйвлет-преобразовании (9) и (10), то можно заметить, что
на самом деле это процедуры фильтрации данных фильтрами НЧ (суммирование)
и ВЧ (вычитание) с последующей децимацией получаемых в результате фильтрации данных.
Действительно, суммирование в соответствии с (9) эквивалентно свертке данных с ИПХ фильтра нижних частот (НЧ) вида:
ННЧ = (h0 , h1) = (1, 1) / 2
(12)
с последующей децимацией (прореживанием) результата вдвое.
А вычитание в соответствии с (10) эквивалентно свертке данных с ИПХ фильтра верхних частот (ВЧ) вида:
НВЧ = (h0 , h1) = (1, -1) / 2,
(13)
также с последующим прореживанием результата на два.
Рассмотрим тот же пример с последовательностью чисел:
(220, 224, 222, 218, 220, 216, 216, 216).
Результат свертки с
(222, 223, 220, 219, 218, 216, 216, 216).
Выполняем децимацию (прореживание последовательности на два):
(222, 220, 218, 216).
Результат свертки с НВЧ (результат фильтрации фильтром ВЧ):
(-2, -1, -2, -1, 2, 0, 0, 0).
Выполняем децимацию (прореживание последовательности на два):
(-2, -2, 2, 0).
Таким образом, получена точно такая же пара полусумм и полуразностей, как и при
непосредственном применении правил (9) и (10).
Если рекурсивно продолжить фильтрацию полученных данных парой НЧ и ВЧ
фильтров, то мы получим результат, в точности совпадающий с полученным ранее.
Именно таким образом – путем рекурсивной фильтрации данных парой фильтров
– ФНЧ и ФВЧ и выполняется вэйвлет-преобразование при реализации JPEG-2000.
При этом двумерная НЧ и ВЧ фильтрация выполняется одномерными фильтрами сначала по строкам изображения, а потом по столбцам.
На рис. 29 приведена структурная схема базовой операции ДВП.
Рис. 29 Базовая операция ДВП.
Ниже приведена картинка, иллюстрирующая выполнение одного уровня ДВП
применительно к двумерному изображению (к его яркостной компоненте Y).
Рис. 30. Первый этап ДВП.
Процедура “расфильтровки” изображения на НЧ и ВЧ компоненты (выполнения
первого этапа ДВП) выглядит следующим образом:
Сначала выполняется фильтрация исходного изображения одномерными
фильтрами НЧ и ВЧ по строкам.
Производится прореживание через один столбцов полученных картинок. (Изображение “сузилось” по горизонтали, поскольку из него выброшен каждый
второй столбец).
Производится фильтрация децимированной картинки фильтрами НЧ и ВЧ
по столбцам.
Полученный результат снова прореживается на два, но теперь по строкам.
Ниже приведена картинка с результатом первого этапа двумерного ДВП.
Рис. 31. Результат первого этапа ДВП
Здесь: LL1 – компонента, получаемая путем НЧ фильтрации по строкам и по столбцам (децимированная на 2); HL1 – компонента, полученная в результате ВЧ фильтрации по строкам и НЧ фильтрации по столбцам; LH1 – компонента,
полученная в результате НЧ фильтрации по строкам и ВЧ фильтрации по столбцам; HH1 – компонента, полученная путем ВЧ фильтрации как по строкам, так и по столбцам исходного изображения.
Следующим этапом ДВП является применение такой же процедуры, но уже только к компоненте LL1. Остальные компоненты дальнейшему преобразованию не
подвергаются и сохраняются как есть.
Результатом второго этапа ДВП является следующая картинка:
Рис. 32 Результат второго этапа ДВП
На третьем этапе ДВП точно такая же последовательность действий применяется к компоненте LL2 результата второго этапа ДВП.
Рис. 33. Результат третьего этапа ДВП.
И так далее. В JPEG-2000 предусмотрено выполнение от 0 до 32 этапов ДВП. Для
реальных изображений необходимый эффект сжатия обычно достигается на пятом -
восьмом этапе ДВП (то есть когда компонента LL уменьшается в размере в 25 – 28 раз в сравнении с исходным изображением).
Точно такая же последовательность процедур Дискретного Вэйвлет- Преобразования
применяется к двум остальным компонентам цветного изображения - U и V.