Tcnicas de compresin de imagen

1
Técnicas de compresión de imagen

• El formato JPEG.

José Gil Marichal Hernández Grupo universitario
de desarrollo de proyectos informáticos.
2

• JPEG Joint Photographic Experts Group
• ISO International Standards Organization
• CCITT/ITU
• Comité Consultif International Télégraphique et
  Téléphonique
• International Telecommunication Union

Estándar ISO/IEC 10918-1 ITU-T Rec.
T.81
3

• 1982 Photographic experts group formed under
  ISO
• 1986 ISO Group joined CCITT Group. JPEG
  established
• Mar. 1987 Twelve proposals admited as
  candidates Generalized block truncation coding,
  Progressive coding scheme, Adaptive DCT,
  Component VQ, Quadtree extension of block
  truncation coding, Progressive recursive binary
  nesting, Adaptive transform and differential
  entropy coding, DCT with low block-to-block
  distortion, Adaptive Discrete Cosine Transform,
  Block list transform coding of images,
  Hierarchical predictive coding, DPCM using
  adaptive binary arithmetic coding.
• Jan. 1988 Extensive evaluation. Adaptive DCT
  selected.
• Feb. 1989 Developed JPEG Revision 1.
• June 1991 JPEG Committee Draft (CD) part 1
  approved by ISO.
• Apr. 1992 CCITT approved Recommendation T.81
• Nov 1994 CD for ISO/IEC 10918-3 was finalized.

JPEG History
4
Color formats
RGB same bandwidth for every component
YUV NTSC, PAL SECAMY luminanceU, V
chrominance YUV 422 U, V subsampled
Y .299 R .587G .114 B U .492 (B - Y) V
.877 (R - Y)
5
Discrete cosine transform
DCT - II
IDCT - II
Basis functions of DCT-II, N16
6
Multidimensional DCT (2D-DCT)
2D-DCT
2D-IDCT
7
Separability property of 2D-DCT
8
Separability
9
Basis images for 8x8 2D-DCT
10
(No Transcript)
11
(No Transcript)
12
Uniform quantizer. Q is the stepsize.
Sq sample quantized S sample R reconstructed
sample Q quantization stepsize uv matrix index
13
Luminance quantization matrix Quv
Chrominance quantization matrix Quv
14
Huffman coding. Prefix. Entropy.
15
Difference categories for DC coding
Huffman code table for luminance and chrominance
DC difference
16
Zigzag scan of quantized DCT coefficients
Categories assigned to AC coefficients
17
C 1 1111 1110 10 C 2 1111 1111 1101 1001 C 3 1111
1111 1101 1010 C 4 1111 1111 1101 1011 C 5 1111
1111 1101 1100 C 6 1111 1111 1101 1101 C 7 1111
1111 1101 1110 C 8 1111 1111 1101 1111 C 9 1111
1111 1110 0000 C A 1111 1111 1110 0001 D 1 1111
1111 000 D 2 1111 1111 1110 0010 D 3 1111 1111
1110 0011 D 4 1111 1111 1110 0100 D 5 1111 1111
1110 0101 D 6 1111 1111 1110 0110 D 7 1111 1111
1110 0111 D 8 1111 1111 1110 1000 D 9 1111 1111
1110 1001 D A 1111 1111 1110 1010 E 1 1111 1111
1110 1011 E 2 1111 1111 1110 1100 E 3 1111 1111
1110 1101 E 4 1111 1111 1110 1110 E 5 1111 1111
1110 1111 E 6 1111 1111 1111 0000 E 7 1111 1111
1111 0001 E 8 1111 1111 1111 0010 E 9 1111 1111
1111 0011 E A 1111 1111 1111 0100 F 0 1111 1111
001 (ZRL) F 1 1111 1111 1111 0101 F 2 1111 1111
1111 0110 F 3 1111 1111 1111 0111 F 4 1111 1111
1111 1000 F 5 1111 1111 1111 1001 F 6 1111 1111
1111 1010 F 7 1111 1111 1111 1011 F 8 1111 1111
1111 1100 F 9 1111 1111 1111 1101 F A 1111 1111
1111 1110
0 0 1010 (EOB) 0 1 00 0 2 01 0 3 100 0 4 1011 0 5
1101 0 0 6 1111 000 0 7 1111 1000 0 8 1111 1101
10 0 9 1111 1111 1000 0010 0 A 1111 1111 1000
0011 1 1 1100 1 2 1101 1 1 3 1111 001 1 4 1111
1011 0 1 5 1111 1110 110 1 6 1111 1111 1000
0100 1 7 1111 1111 1000 0101 1 8 1111 1111 1000
0110 1 9 1111 1111 1000 0111 1 A 1111 1111 1000
1000 2 1 1110 0 2 2 1111 1001 2 3 1111 1101 11 2
4 1111 1111 0100 2 5 1111 1111 1000 1001 2 6 1111
1111 1000 1010 2 7 1111 1111 1000 1011 2 8 1111
1111 1000 1100 2 9 1111 1111 1000 1101 2 A 1111
1111 1000 1110 3 1 1110 10 3 2 1111 1011 1 3 3
1111 1111 0101 3 4 1111 1111 1000 1111 3 5 1111
1111 1001 0000 3 6 1111 1111 1001 0001 3 7 1111
1111 1001 0010 3 8 1111 1111 1001 0011 3 9 1111
1111 1001 0100 3 A 1111 1111 1001 0101
4 1 1110 11 4 2 1111 1110 00 4 3 1111 1111 1001
0110 4 4 1111 1111 1001 0111 4 5 1111 1111 1001
1000 4 6 1111 1111 1001 1001 4 7 1111 1111 1001
1010 4 8 1111 1111 1001 1011 4 9 1111 1111 1001
1100 4 A 1111 1111 1001 1101 5 1 1111 010 5 2
1111 1110 111 5 3 1111 1111 1001 1110 5 4 1111
1111 1001 1111 5 5 1111 1111 1010 0000 5 6 1111
1111 1010 0001 5 7 1111 1111 1010 0010 5 8 1111
1111 1010 0011 5 9 1111 1111 1010 0100 5 A 1111
1111 1010 0101 6 1 1111 011 6 2 1111 1111 0110 6
3 1111 1111 1010 0110 6 4 1111 1111 1010 0111 6 5
1111 1111 1010 1000 6 6 1111 1111 1010 1001 6 7
1111 1111 1010 1010 6 8 1111 1111 1010 1011 6 9
1111 1111 1010 1100 6 A 1111 1111 1010 1101 7 1
1111 1010 7 2 1111 1111 0111 7 3 1111 1111 1010
1110 7 4 1111 1111 1010 1111 7 5 1111 1111 1011
0000 7 6 1111 1111 1011 0001 7 7 1111 1111 1011
0010 7 8 1111 1111 1011 0011 7 9 1111 1111 1011
0100 7 A 1111 1111 1011 0101
8 1 1111 1100 0 8 2 1111 1111 1000 000 8 3 1111
1111 1011 0110 8 4 1111 1111 1011 0111 8 5 1111
1111 1011 1000 8 6 1111 1111 1011 1001 8 7 1111
1111 1011 1010 8 8 1111 1111 1011 1011 8 9 1111
1111 1011 1100 8 A 1111 1111 1011 1101 9 1 1111
1100 1 9 2 1111 1111 1011 1110 9 3 1111 1111 1011
1111 9 4 1111 1111 1100 0000 9 5 1111 1111 1100
0001 9 6 1111 1111 1100 0010 9 7 1111 1111 1100
0011 9 8 1111 1111 1100 0100 9 9 1111 1111 1100
0101 9 A 1111 1111 1100 0110 A 1 1111 1101 0 A 2
1111 1111 1100 0111 A 3 1111 1111 1100 1000 A 4
1111 1111 1100 1001 A 5 1111 1111 1100 1010 A 6
1111 1111 1100 1011 A 7 1111 1111 1100 1100 A 8
1111 1111 1100 1101 A 9 1111 1111 1100 1110 A A
1111 1111 1100 1111 B 1 1111 1110 01 B 2 1111
1111 1101 0000 B 3 1111 1111 1101 0001 B 4 1111
1111 1101 0010 B 5 1111 1111 1101 0011 B 6 1111
1111 1101 0100 B 7 1111 1111 1101 0101 B 8 1111
1111 1101 0110 B 9 1111 1111 1101 0111 B A 1111
1111 1101 1000
VLC Table for Luminance AC Coeffs
18
0 0 00 (EOB) 0 1 01 0 2 100 0 3 1010 0 4 1100 0 0
5 1100 1 0 6 1110 00 0 7 1111 000 0 8 1111
10100 0 9 1111 1101 10 0 A 1111 1111 0100 1 1
1011 1 2 1110 01 1 3 1111 0110 1 4 1111 1010 1 1
5 1111 1110 110 1 6 1111 1111 0101 1 7 1111 1111
1000 1000 1 8 1111 1111 1000 1001 1 9 1111 1111
1000 1010 1 A 1111 1111 1000 1011 2 1 1101 0 2 2
1111 0111 2 3 1111 1101 11 2 4 1111 1111 0110 2 5
1111 1111 1000 010 2 6 1111 1111 1000 1100 2 7
1111 1111 1000 1101 2 8 1111 1111 1000 1110 2 9
1111 1111 1000 1111 2 A 1111 1111 1001 0000 3 1
1101 1 3 2 1111 1000 3 3 1111 1110 00 3 4 1111
1111 0111 3 5 1111 1111 1001 0001 3 6 1111 1111
1001 0010 3 7 1111 1111 1001 0011 3 8 1111 1111
1001 0100 3 9 1111 1111 1001 0101 3 A 1111 1111
1001 0110
C 1 1111 1101 0 C 2 1111 1111 1101 1011 C 3 1111
1111 1101 1100 C 4 1111 1111 1101 1101 C 5 1111
1111 1101 1110 C 6 1111 1111 1101 1111 C 7 1111
1111 1110 0000 C 8 1111 1111 1110 0001 C 9 1111
1111 1110 0010 C A 1111 1111 1110 0011 D 1 1111
1111 001 D 2 1111 1111 1110 0100 D 3 1111 1111
1110 0101 D 4 1111 1111 1110 0110 D 5 1111 1111
1110 0111 D 6 1111 1111 1110 1000 D 7 1111 1111
1110 1001 D 8 1111 1111 1110 1010 D 9 1111 1111
1110 1011 D A 1111 1111 1110 1100 E 1 1111 1111
1000 00 E 2 1111 1111 1110 1101 E 3 1111 1111
1110 1110 E 4 1111 1111 1110 1111 E 5 1111 1111
1111 0000 E 6 1111 1111 1111 0001 E 7 1111 1111
1111 0010 E 8 1111 1111 1111 0011 E 9 1111 1111
1111 0100 E A 1111 1111 1111 0101 F 0 1111 1110
10 (ZRL) F 1 1111 1111 1000 011 F 2 1111 1111
1111 0110 F 3 1111 1111 1111 0111 F 4 1111 1111
1111 1000 F 5 1111 1111 1111 1001 F 6 1111 1111
1111 1010 F 7 1111 1111 1111 1011 F 8 1111 1111
1111 1100 F 9 1111 1111 1111 1101 F A 1111 1111
1111 1111
4 1 1110 10 4 2 1111 1011 0 4 3 1111 1111 1001
0111 4 4 1111 1111 1001 1000 4 5 1111 1111 1001
1001 4 6 1111 1111 1001 1010 4 7 1111 1111 1001
1011 4 8 1111 1111 1001 1100 4 9 1111 1111 1001
1101 4 A 1111 1111 1001 1110 5 1 1110 11 5 2
1111 1110 01 5 3 1111 1111 1001 1111 5 4 1111
1111 1010 0000 5 5 1111 1111 1010 0001 5 6 1111
1111 1010 0010 5 7 1111 1111 1010 0011 5 8 1111
1111 1010 0100 5 9 1111 1111 1010 0101 5 A 1111
1111 1010 0110 6 1 1111 001 6 2 1111 1110 111 6
3 1111 1111 1010 0111 6 4 1111 1111 1010 1000 6 5
1111 1111 1010 1001 6 6 1111 1111 1010 1010 6 7
1111 1111 1010 1011 6 8 1111 1111 1010 1100 6 9
1111 1111 1010 1101 6 A 1111 1111 1010 1110 7 1
1111 010 7 2 1111 1111 000 7 3 1111 1111 1010
1111 7 4 1111 1111 1011 0000 7 5 1111 1111 1011
0001 7 6 1111 1111 1011 0010 7 7 1111 1111 1011
0011 7 8 1111 1111 1011 0100 7 9 1111 1111 1011
0101 7 A 1111 1111 1011 0110
8 1 1111 1001 8 2 1111 1111 1011 0111 8 3 1111
1111 1011 1000 8 4 1111 1111 1011 1001 8 5 1111
1111 1011 1010 8 6 1111 1111 1011 1011 8 7 1111
1111 1011 1100 8 8 1111 1111 1011 1101 8 9 1111
1111 1011 1110 8 A 1111 1111 1011 1111 9 1 1111
1011 1 9 2 1111 1111 1100 0000 9 3 1111 1111 1100
0001 9 4 1111 1111 1100 0010 9 5 1111 1111 1100
0011 9 6 1111 1111 1100 0100 9 7 1111 1111 1100
0101 9 8 1111 1111 1100 0110 9 9 1111 1111 1100
0111 9 A 1111 1111 1100 1000 A 1 1111 1100 0 A 2
1111 1111 1100 1001 A 3 1111 1111 1100 1010 A 4
1111 1111 1100 1011 A 5 1111 1111 1100 1100 A 6
1111 1111 1100 1101 A 7 1111 1111 1100 1110 A 8
1111 1111 1100 1111 A 9 1111 1111 1101 0000 A A
1111 1111 1101 0001 B 1 1111 1100 1 B 2 1111
1111 1101 0010 B 3 1111 1111 1101 0011 B 4 1111
1111 1101 0100 B 5 1111 1111 1101 0101 B 6 1111
1111 1101 0110 B 7 1111 1111 1101 0111 B 8 1111
1111 1101 1000 B 9 1111 1111 1101 1001 B A 1111
1111 1101 1010
VLC Table for Chrominance AC Coeffs
19
Baseline example
20
Image components as quantized DCT coefficients
Sequential encoding
21
Progressive spectral selection
Seven stage spectral selection. Variance
clustering.
22
Progressive successive aproximation
23
Lossless JPEG
Causal pixels surrounding pixel x under prediction
Prediction process. Predictors