Page 1
Ch−¬ng 9 NÐn ¶nh tÜnh Dung l−îng th«ng tin vμ vÊn ®Ò nÐn d÷ liÖu VÝ dô vÒ dung l−îng th«ng tin ®a ph−¬ng tiÖn • Mét trang v¨n b¶n (text) : 2 Kbytes • Mét ¶nh mμu (800 x 600 x 24 bits) : 1,4 Mbytes • 30 minutes video (800x600 x24 bits, 25 ¶nh/s): 64,8 Gbytes Tèc ®é dßng bÝt video : 275 Mbit/s • 30 phót ©m thanh tho¹i sè (8kHz, 8 bits) : 14 Mbytes • 30 minutes audio CD (44.1kHz, 16 bits, stereo) : 316 Mbytes • 30 minutes audio (48kHz, 20 bits, stereo) : 432 Mbyte. NÐn ? Image Compression 1 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 2
Giíi thiÖu chung vÒ nÐn ¶nh Mét sè kh¸i niÖm • NÐn d÷ liÖu ¶nh : biÕn ®æi dßng th«ng tin ¶nh thμnh tõ m· nh»m gi¶m ®é d− thõa th«ng tin • C¸c ®é d− thõa th«ng tin : D− thõa th«ng tin vÒ kh«ng gian, vÒ thêi gian, ®é d− thõa phæ vμ d− thõa do ®é c¶m thô. • Ph©n lo¹i ¶nh theo thêi gian - ¶nh tÜnh (Still Image) : ¶nh tù nhiªn thu nhËn (chôp), ¶nh ®å häa (vÏ), cã d− thõa kh«ng gian vμ ®é d− thõa vÒ c¶m thô. - ¶nh ®éng (Motion Image) gåm ¶nh video, ¶nh ®éng chuyªn dông, ho¹t h×nh, biÕn thiªn theo thêi gian; Cã c¸c lo¹i d− thõa vÒ kh«ng gian, thêi gian, phæ vμ d− thõa do ®é c¶m thô. Dung l−îng th«ng tin : l−u tr÷, truyÒn (t«c ®é dßng bit) Image Compression 2 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 3
C¸c tham sè chÊt l−îng nÐn ¶nh • Tû sè nÐn : KÝch th−íc d÷ liÖu ban ®Çu - Tû sè : CR = ; (vÝ dô 40:1) KÝch th−íc d÷ liÖu sau nÐn - Tû sè bit : Sè bit sau khi nÐn Nb = (bpp) Tæng sè ®iÓm ¶nh - Tèc ®é dßng bÝt (®èi víi ¶nh ®éng) : bit/s • ChÊt l−îng nÐn - NÐn cã mÊt m¸t th«ng tin (lossless) - NÐn kh«ng m©t m¸t th«ng tin (lossy) : MSE, SNR • §é phøc t¹p - VÒ thêi gian nÐn : NÐn thêi gian thùc/ kh«ng thêi gian thùc. - VÒ kh«ng gian, bé nhí Image Compression 3 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 4
Kh¸i qu¸t vÒ ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh tÜnh Ph©n lo¹i ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh • NÐn kh«ng mÊt m¸t th«ng tin: c¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ d÷ liÖu • NÐn cã mÊt m¸t th«ng tin: ph−¬ng ph¸p nÐn dùa trªn phÐp biÕn ®æi ¶nh ¶nh ®Çu vμo Xö lý M· ho¸ Dßng d÷ liÖu 0011 Gi¶i m· Xö lý ¶nh ®Çu ra Image Compression 4 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 5
C¸c ph−¬ng ph¸p m· ho¸ c¬ b¶n kh«ng mÊt m¸t th«ng tin ♦ M· lo¹t dμi (RLE) : Dïng sè ®Õm ®Ó thay thÕ c¸c ®iÓm gièng nhau lÆp l¹i. ♦ M· Shannon- Fano : Dïng c¸c côm bit cã ®é dμi thay ®æi ®Ó m· ho¸. ♦ M· Huffman : Sö dông ®Æc ®iÓm m· ho¸ cña Shannon- Fano víi ý t−ëng : kÝ hiÖu cã kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn nhiÒu cã tõ m· ng¾n. ♦ M· Lemple- Ziv : Dùa trªn viÖc x©y dùng vμ tra tõ ®iÓn. ♦ M· dù ®o¸n (prediction) : Dùa trªn qu¸ tr×nh t¹o ®iÓm tuÇn tù vμ luËt dù ®o¸n. Image Compression 5 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 6
NÐn ¶nh tÜnh dùa trªn phÐp biÕn ®æi ¶nh ¶nh gèc ¶nh nÐn BiÕn ®æi L−îng tö thuËn hãa M∙ hãa B¶ng l−îng tö B¶ng m· hãa ¶nh gi¶i nÐn ¶nh nÐn L−îng tö hãa BiÕn ®æi Gi¶i m∙ ng−îc ng−îc B¶ng m· hãa B¶ng l−îng tö Image Compression 6 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 7
C¸c phÐp biÕn ®æi ¸p dông trong nÐn ¶nh ♦ PhÐp biÕn ®æi Cosin rêi r¹c (DCT): biÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ ®iÓm ¶nh trªn miÒn tÇn sè, tËp trung n¨ng l−îng vμo mét sè hÖ sè, DCT ¸p dông trong c¸c chuÈn JPEG vμ MPEG. ♦ PhÐp biÕn ®æi Wavelet rêi r¹c (DWT): Sö dông c¸c bé läc th«ng d¶i xö lý ph©n tÝch ®a ph©n gi¶i trong phÐp DWT. ♦ PhÐp biÕn ®æi dùa trªn h×nh häc Fractal (phÐp biÕn ®æi Fractal): Sö dông c¸c phÐp biÕn ®æi h×nh häc. Image Compression 7 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 8
Ph−¬ng ph¸p nÐn ¶nh theo chuÈn JPEG ♦ ChuÈn JPEG: Joint Photographic Experts Group. ♦ ChuÈn JPEG: chuÈn quèc tÕ vÒ nÐn ¶nh tÜnh. ♦ Tr×nh tù c«ng nghÖ nÐn ¶nh JPEG : phÐp biÕn ®æi Cosin DCT rêi r¹c, s¾p xÕp zigzag, l−îng tö ho¸, m¨ ho¸ d÷ liÖu. ♦ Gi¶i thuËt c¬ b¶n cña chuÈn JPEG lμ phÐp biÕn ®æi Cosin rêi r¹c DCT vμ m¨ ho¸ ♦ Ph−¬ng thøc thùc hiÖn m¨ ho¸ : - M· tuÇn tù (Sequential DCT) - M· luü tiÕn (Progressive DCT) - M· kh«ng mÊt m¸t th«ng tin (Sequential lossless) - M· ph©n cÊp (Hierarchical progressive) Image Compression 8 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 9
PhÐp biÕn ®æi DCT • PhÐp biÕn ®æi Cosin rêi r¹c DCT hai chiÒu : 4ε ε M∑∑−1N−1 ⎛π(2k +1)u⎞ ⎛π(2l +1)v⎞ X[u,v]= k l x(k,l)cos⎜ ⎟cos⎜ ⎟ M.N k=0 l=0 ⎝ 2M ⎠ ⎝ 2N ⎠ Víi x(k,l) lμ ma trËn c¸c khèi ®iÓm ¶nh cã kÝch th−íc 8 x 8, PhÐp biÕn ®æi cosin hai chiÒu ®−îc thùc hiÖn lÇn l−ît theo hμng sau ®ã theo cét, ®Òu lμ c¸c phÐp biÕn ®æi mét chiÒu. • C«ng thøc DCT mét chiÒu : 2ε M∑−1 ⎛π(2k +1)u ⎞ ε =1/ 2 khi k =0 X (u) = l x(k)cos⎜ ⎟ k M k=0 ⎝ 2M ⎠ ε =1 Víi k cßn l¹i k • Entropy cña th«ng ®iÖp S : ∑ 1 H(S)= p log i 2 p i i Víi pi lμ x¸c suÊt xuÊt hiÖn cña ký hiÖu Si trong S. Image Compression 9 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 11
C¸c c«ng ®o¹n nÐn ¶nh JPEG DCT Quantization Zig-zag (Entropy) Compressed Image 011010001011101... Coding Data Dßng d÷ liÖu ¶nh Image Compression 11 Nguyen Thi Hoang Lan
Page 12
VÝ dô nÐn ¶nh JPEG Original Compressed Compressed (262 Kb) (22 Kb, 12:1) (6 Kb, 43:1) ChÊt l−îng ¶nh JPEG vμ tû sè nÐn : 0.25 - 0.5 bpp : Trung b×nh 0.5 - 0.75 bpp : Kh¸ tèt 0.75 - 1.5 bpp : Tèt Image Compression 12 Nguyen Thi Hoang Lan
Affichage des 12 premières pages. Téléchargez le document pour le voir en entier.
Commentaires (0)
Aucun commentaire pour le moment. Soyez le premier !