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            基于JPEG2000的一種新型率控制方法

            作者: 時間:2010-09-29 來源:網(wǎng)絡 收藏

            摘要:靜止圖像壓縮標準的壓縮后率失真優(yōu)化算法雖然能保持較好的圖像質(zhì)量,但其計算量大、內(nèi)存占用多。文中提出了一種圖像質(zhì)量基本相同于率失真優(yōu)化的、先驗信息掃描的、新的率。該可以有效地減少熵編碼時的計算復雜度并降低內(nèi)存占用率。
            關(guān)鍵詞:;圖像壓縮;率失真優(yōu)化;掃描

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/162815.htm

            0 引言
            隨著多媒體和網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展,在傳輸圖像或視頻信息時,如何有效地運用信道帶寬已經(jīng)成為現(xiàn)今討論的主要話題之一。率是圖像或視頻編碼中比特率必須采用的,其最終目標就是將目標比特率合理的分配到圖像或視頻中去,以求得到最小的失真。
            是一種新的靜止圖像壓縮編碼國際標準。由于其采用了與其他圖像壓縮標準不同的全新結(jié)構(gòu),因此,JPEG2000擁有壓縮比高,同時支持有損和無損壓縮,碼流可隨機存取和處理等優(yōu)點。JPEG2000的編碼算法包括離散小波變換(DWT)和位平面熵編碼。在JPEG2000中可通過嘗試不同的量化步長來進行率控制:而通過位平面MQ編碼器,JPEG2000則可以精確簡單的控制比特率,以達到需要的比特率。JPEG2000的核心編碼方式是嵌入式碼塊編碼(EBCOT)。其最優(yōu)截斷是使圖像失真最小化的一種率控制方法。這一過程是在小波系數(shù)經(jīng)過熵編碼(壓縮)后,所以也稱為壓縮后的率失真優(yōu)化(PCRD)。
            根據(jù)所有壓縮后數(shù)據(jù)的實際率失真信息,PCRD技術(shù)就能計算出目標碼流的圖像最小化失真。但是這還需要圖像所有的碼流數(shù)據(jù),事實
            上,很多數(shù)據(jù)是不會被輸出的,這一過程還會占用很多內(nèi)存和計算量。為此,本文提出了一種新的率控制方法,可以有效減少計算量和內(nèi)存使用量,同時可以獲得相似的效果。

            1 JPEG2000簡介
            作為一種新的國際壓縮標準,通??梢园袹PEG2000看作小波變換(DWT)、標量量化、比特系數(shù)建模、算術(shù)編碼、壓縮后率失真優(yōu)化和碼流組織等六個部分。
            小波變換可將圖像分解為LL、HL、LH和HH四種子帶,并可以進行多級分解。LL是圖像低頻信息所在,其他的三種子帶包含的是圖像高頻信息。這些小波系數(shù)經(jīng)過量化后,即可進入EBCOT編碼過程。
            1.1 熵編碼
            熵編碼過程一般包括系數(shù)建模和算術(shù)編碼。它本質(zhì)上是一個位平面編碼的過程。在這個過程中,每個編碼塊都被獨立編碼,并且都經(jīng)過三個編碼通道,這三個編碼通道分別是重要性通道、幅值精煉通道和清零通道。這些編碼通道將會根據(jù)比特系數(shù)模型尋找每個比特系數(shù)的上下文,然后對這個比特系數(shù)進行上下文的算術(shù)編碼(MQ)。
            1.2 碼率控制
            碼率控制涉及量化、熵編碼和碼流組織三個部分。量化就是量化步長根據(jù)要求的壓縮率反復調(diào)整以達到目標碼率,這是一種交互式控制方式。另外一種采用壓縮后處理的方法是在碼流數(shù)據(jù)中對每個編碼塊設置一個截斷點,這個截斷點可決定每個碼塊的編碼通道編碼的數(shù)據(jù)量。這就是JPEG2000的壓縮后率失真優(yōu)化。其具體算法如下:
            首先設編碼塊Bi的碼率為16a.JPG、失真為16b.JPG,最終壓縮數(shù)據(jù)的目標碼率為Rmax,則每個編碼塊的截斷點可以自由選擇,它只需要最后的碼率滿足下式即可:

            16d.JPG

            如果用每個編碼塊的失真之和來表示重建圖像的失真,則重建圖像的失真為:
            16e.JPG
            這樣,在截點ni,其率失真斜率為:

            16f.JPG
            然后,利用拉格朗日乘子法,就可以求出最優(yōu)截斷點λ,從而實現(xiàn)最優(yōu)截斷編碼。


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