帧内帧间压缩

帧内帧间压缩 由于电视信号数字化后码率太高，例如传输一幅清晰度较 好的活动图像信号，其数据传输速率可高达216Mbit/s， 所以必须先对数据进行压缩编码，然后再进行存储和传输。 压缩编码的主要任务，就是要在人眼不能察觉有失真条件 下，尽可能采用比较简单有效的编码方法，降低码率。 在现代的通信、广播、电视系统的数字传输中，在VCD、 DVD等数字视频设备中，均需要对音视频信号进行压缩。 图像信号的帧内、帧间压缩技术一:图像信号压缩的可能性 电视图像信号(音频信号)的数据量很大，必须 压缩，也可能压缩，图像数据的压缩机理来自两 个方面: 一是利用图像中存在大量冗余度可供压 缩; 二是利用人眼的视觉特性。 正是从这二方面考虑，让图像压缩有了可能性。 1.图像信号中存在大量冗余度可供压缩 图像信号中的冗余度存在与图像的结构和统计中。 就图像信号结构而言，其帧内和帧间存在很强的 相关性，这种相关性就是结构冗余。 在同一幅图像中规则的物体和规则的背景都具有 很强的相关性称之为空间冗余。 在图像序列中的两幅相邻的图像之间有较大的相 关性称之为时间冗余。 信号中这些大量的冗余度可以压缩，在解码后又 可以把这些冗余不失真的恢复。 任何一幅图像。画面的主体或者人们感兴趣的仅仅是其中 的中心部分，如人的脸，特别是人的眼睛，这些部分 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 准确、细致地出来，而对其每一个像素进行精确的采样、 传输、转换。而对画面的背景空间，人眼不十分敏感，则 可以进行粗略的出来，对数据进行大量的压缩。 这就是说，可以根据帧的内容，对不同区域(主体和非主 体区域)采用不一样的数据传输进行处理，这样可减少传 送的数据量。让图像得到压缩(空间压缩)，统计 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明， 电视信号在相邻像素间，相邻行间存在很强的相关性，即 它们之间存在很大的冗余，这也可以让图像得到压缩(结 构压缩) 对于电视图像而言，屏幕上的图像是由一幅幅背 景基本不变(或者变换很少)，主体内容变化缓 慢的多幅画面(每秒25帧、30帧或50场、60场) 快速扫描显示的。这和我们的电影胶片放映相类 似(每秒走24张胶片，每张胶片曝光2次)。因此 电视画面上物体的运动变化很小，从大量的统计 发现，其相关系数达80，也就是说相邻的二幅画 面80左右是一样的。 相邻画面如此大的相同，就是冗余信息。可以通 过减少时域冗余信息的方法，即用帧间的数据压 缩技术来减少数据传送速率。 根据电视活动图像的相关特性，从传送的角度分析，可以 讲第一帧画面的 信息全部传输，后继的画面之传送相应 点信息的变化量(二者的差值和比值)，专业就可以大大 降低后继帧的数据量，即大大减少数据传输速率。 另外，对于一些快运动的图像，其画面变化快，各帧图像 的数据信号有较大的变化，画面也比较模糊，根据图像信 号的相关性及画面的特点，可以只传输运动过程中少数几 帧图像信息，而在重放时根据前后帧画面的数据、变化速 度及矢量，用算法计算出没发送的各帧的数据，对此，人 眼也时可以接受的。这样，对于快速运动的图像数据，其 压缩量会更大，压缩比例可以达百倍以上(25200倍) 2.利用人的视觉心理特征 人眼的图像的细节分辨率、运动分辨率、对比度分辨率等 的要求都有一定限度，而这三者的分辨能力是相互制约的， 即人眼对图像的某种分辨率要求很高时，对其他分辨率的 要求就低了，因此图像信号在空间、时间、幅度等几方面 进行数字化的精细程度，只要达到上述分辨率的限制即可， 超过是没有一样的，利用人眼的上述特征，对图像信号可 以采用自适应技术，根据图像各部分的特点再决定它的采 样频率和量化等级。 人眼的视觉特性是图像压缩编码的另一个重要根据。人眼 的视觉系统对于图像的注意是非均匀和非线性的，图像的 编码 和解码处理尽管引入了噪声使图像发生了变化，但这 些变化如果不一定被视觉所查觉称之为视觉冗余。 在PAL制电视图像信号的频带宽度6MHZ，但信号的 主体只集中了3MHZ以下的中低频段，其高频段往 往只是为了表示画面中突变的轮廓和为数不多的 图像纹理细节及景物的快速运动。依统计说明， 图像信号在大部分时间并不是含有如此高频率分 量的信息，所以，从频频的角度来说，图像信号 的数据是可以压缩。 另外，人眼对图像信号Y和彩色信号通常以色差信号R-Y、 B-Y表示由不同感觉的生理特性，也是图像压缩的依据。 研究表明，人眼对亮度信号比较敏感，而对色差信号不敏 感，因而应对亮度信号以较高的清晰度(即较高的数据速 率)处理。而二色差信号可以较低的清晰度(即较低的速 率处理数据)。为此，在图像做数字化处理时有时常用 YUV411采样方式，有时采用YU422方式，即对亮度信号Y每 采样4个采样，才对二个色差信号U(即B-Y)、VR-Y个 采样一个样点，或者二个样点。如此将使图像信号的数据 量大大减少，达到图像压缩的目的。 3.电视信号中 有规律的重复行、场消隐信号可压 缩。 视频信号中的行场同步，行场消隐等周期重复信 号专去了相当的比重，图像信号仅在于场扫描过 程中的正程期间。这类有规律的、重复的固定不 变的信号在编码时可以作某种方法的压缩和特殊 处理。 压缩图像信号的预测编码和变换编码 图像信号的压缩大致可分为:预测编码、变换编码、 内插编码、统计编码、以及子带编码、游程编码、轮 廓编码、神经网络编码等方法。 各类编码都有自己的特点，分别应用在不同的地方， 对于电视信号而言，最常用的是预测编码、变换编码， 这两类编码历史较长，使用分布也广。 1.预测编码 预测编码主要是减少数据在时间和空间上的相关 性，根据某一模型利用过去的样值对当前样值进 行预测，然后将当前样值的实际数值与预测值相 减得到一个差值，只对这一预测误差值进行编码。 如果预测模型足够好，且样值序列在时间轴上有 较强的相关性，预测误差信号则比原始信号小的 多，再用通过适当的量化器和编码器将会使数据 量大幅度减少。 2.变换编码 变换编码:将通常用几何空间(空间域)描述的图像信号， 以某种数学运算变换到另外的正交矢量空间进行扫描。 例如，一个88像素的像块图像，其隔像素间有很强的相 关性，经过正交变换后(如离散余弦变换DCT)，各变换 系数间近似相互统计独立，其相关性基本被消除，而且使 代表信号能量(主体)的低频、直流分量都集中在变换域 的某一部分(如在右上角)，代表信号高频、可被压缩的 分量(非主体)集中在另一部分(如右下角)。这样一个 求解相关过程就是冗余度被压缩的过程。 每帧画面的结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 图像信号要方便压缩，关键就是看每帧画面上的各像素信 号在采样后是如何组织的，对于获得图像而言，相关标准 (如MPEG标准) 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，视频信号系列是由图像帧组等信号 组成，图像帧组由含有多帧画面，每帧画面由大至小被划 分称条或片(由横行水平切割而成)，每一条右纵向切割 成若干块，又称宏块，宏块是图像数据压缩处理的基本单 元。 在4:1:1采样格式下(指Y、R-Y、B-Y这三种信 号的采样比例为4:1:1 )，每个宏块中含有4个 亮度信号块和二个色度信号块(分别为R-Y、B- Y )，每个块中又含有8864个像素。 对于数字图像而言，每个像素有一个采样点，对 于一个采样值。显然，图像分割得越细，像素越 多，图像就越清晰，但是图像的数据量越大。 因此对图像的压缩处理很大程度就是对图像像块 数据和像素数据的所进行的压缩。 帧的结构图P71 在彩色电视系统中，分割图像时，情况将随制式 不同而不同。 在PAL制中，每帧图像切成18条(片)，每片再切 成 22个宏块，因为在每个宏块中含有4个亮度信号 块(Y)、二个色度信号块(R-Y、B-Y)，每块有 88个像素，那么每帧图像中含有Y、R-Y、B-Y信 号像素的总量为: Y1822488101 367像素/帧 R-YB-Y 18228825 344像素/帧 每帧图像合计总像素为三者之和，即为152 064像 素/帧 在NTSC制中，每帧图像切成15条(片)，每片再切成 22个宏块，其它情况和PAL制相同， ，那么每帧图像 中含有Y、R-Y、B-Y信号像素的总量为: Y152248884 480像素/帧 R-YB-Y 15228821 120像素/帧 每帧图像合计总像素为三者之和，即126 720像素/帧 帧内图像数据的压缩技术 依据每帧图像合计总像素及信号的采样化等级， 即可以求得每秒所传送的图像位数，若量化等级 为8bit，则数据速率为: PAL制: 152 06482530.4128Mbit/s NTSC制:126 72083030.4128Mbit/s 但是微型计算机的数据速率为1.2Mbit/s，电视信 号的数据速率为1.15Mbit/s，VCD存储器的数据速 率为1.4112Mbit/s，那么要在这些系统中传送上 面速率的图像数据，就必须进行压缩。 在微型计算机系统中传输，其压缩比为 30.4128/1.225.34 在电视系统中传输，其压缩比为 30.4128/1.1526.45 在VCD存储系统中传输，其压缩比为 30.4128/1.411221.55 在实际的应用中，视频数据流中还要加入同步信 号及各种辅助信号，所用其压缩比应该比上面计 算的值大。