Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
A. MỞ ĐẦU…………………………………………………….………………3
B. NỘI DUNG…………………………………………………… 3
I. Công nghệ JPEG…………………………………….………… 3
1. JPEG là gì……………………………………………………… 3
2. Phương pháp nén ảnh JPEG……………………………………3
2.1. Khái quát về phương pháp nén ảnh tĩnh……………… 3
2.2. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG……………… 5
2.3. Ưu nhược điêmt của phương pháp nén ảnh JPEG…….11
II. Chuẩn JPEG…………………………………………………………12
III. Các loại JPEG……………………………………………………… 16
1. JPEG 1992……………………………………………………… 16
2. LS JPEG ………………………………………………………… 16
3. JPEG 2000………………………………………… …………… 18
4. JPEG search……………………………………………………….22
5. JPEGXR……………………………………… ………………… 22
IV. Thử nghiệm ứng dụng………………………………… …………….23
C. KẾT LUẬN……………………………………………………………………29
D. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… 30
2
A. MỞ ĐẦU.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính và sự ra đời của Internet thì việc tìm
một phương pháp nén ảnh để giảm bớt không gian lưu trữ thông tin và truyền thông
tin trên mạng nhanh chóng đang là một yêu cầu cần thiết. Trong những năm gần đây,
có rất nhiều các phương pháp đã và đang được nghiên cứu rộng rãi để thực hiện nén
ảnh. Tất cả đều với một mục đích chung là làm thế nào để biểu diễn một ảnh với
dung lượng ít nhất để có thể tối thiểu hoá dung lượng kênh truyền và không gian lưu
trữ trong khi vẫn giữ được tính trung thực của ảnh. Và JPEG là một trong những
phương pháp nén ảnh khá hiệu quả. Trong đề tài này chúng ta cung nghiên cứu về
“Công nghệ nén ảnh JPEG, chuẩn JPEG và các loại JPEG. Thử nghiệm trên ứng
công cụ thể”
B. NỘI DUNG.
I. CÔNG NGHỆ JPEG.
1. JPEG là gì?
JPEG viết tắt của Joint Photographic Experts Group, một nhóm các nhà nghiên
cứu đã phát minh ra định dạng này để hiển thị các hình ảnh đầy đủ màu hơn (full-
colour) cho định dạng di động mà kích thước file lại nhỏ hơn. Đây là một phương
pháp nén ảnh hiệu quả, nó cho phép làm việc với các ảnh có nhiều màu và kích cỡ
lớn, tỷ lệ nén ảnh đạt mức so sánh tới vài chục lần (chứ không phải phần trăm).
2. Phương pháp nén ảnh JPEG.
2.1. Khái quát về phương pháp nén ảnh tĩnh
Có nhiều cách để nén ảnh, nhưng dựa vào yếu tố bảo toàn thông tin có thể phân
chia thành 2 phương pháp nén ảnh tĩnh, đó là:
- Nén không mất mát thông tin: sử dụng các phương pháp mã hóa dữ liệu
- Nén có mất mát thông tin: Phương pháp nén dựa trên phép biến đổi ảnh
Quá trình nén ảnh được mô tả theo sơ đồ:
3
Các phương pháp mã hóa dữ liệu có thể kể đến:
- Mã hàng loạt(RLE): Dùng số đếm để thay thế các đặc diểm giống nhau lặp lại.
- Mã Shannon-Fano: Dùng các cụm bít có độ dài thay đổi để mã hóa
- Mã Huffman: Sử dụng các đặc điểm mã hóa của Shannon-Fano với ý tưởng:
Kí hiệu có khả năng xuất hiện nhiều có từ mã ngắn.
- Mã Lemple- Ziv: Dựa trên việc xây dựng và tra từ điển
- Mã dự đoán: Dựa trên quá trình tạo điểm tuần tự và luật dự đoán.
Các phép biến đổi áp dụng trong nén ảnh bao gồm:
- Phép biến đổi Cosin rời rạc(DCT): Biểu diễn các giá trị điểm ảnh trên miền
tần số, tập trung năng lượng vào một số hệ số. DCT sử dụng trong các chuẩn
JPEG và MPEG
- Phép biến đổi Wavelet rời rạc(DWT): sử dụng các bộ lọc thông dải xử lý phân
tích đa phân trong phép DWT.
- Phép biến đổi Fractal: Sử dụng các phép biến đổi hình học.
Nén ảnh tĩnh dựa trên phép biến đổi ảnh được mô tả trong sơ đồ:
4
2.2. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG
a. Phép biến đổi DCT (Discrete Cosin Transform)
Như chúng ta đã nói ở trên, phép biến đổi DCT được sử dụng trong phương
pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG. Vì vậy trước khi đi vào tìm hiểu về phương pháp
nén ảnh JPEG chúng ta cùng khái quát sơ qua về phép biến đổi DCT.
b. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG
5
Phương pháp nén ảnh theo thuẩn JPEG có thể cho hệ số nén tới 80:1 hay lớn hơn,
nhưng bạn phải chịu mất thông tin (ảnh sau khi bung nén khác với ảnh ban đầu), lượng
thông tin mất mát tăng dần theo hệ số nén. Tuy nhiên sự mất mát thông tin này không bị
làm một cách cẩu thả. JPEG tiến hành sửa đổi thông tin ảnh khi nén sao cho ảnh mới gần
giống như ảnh cũ, khiến phần đông mọi người không nhận thấy sự khác biệt. Và bạn
hoàn toàn có thể quản lý sự mất mát này bằng cách hạn chế hệ số nén. Như thế người
dùng có thể cân nhắc giữa cái lợi của việc tiết kiệm bộ nhớ và mức độ mất thông tin của
ảnh, để chọn phương án thích hợp.
Phương pháp nén ảnh JPEG dựa trên nguyên lý sau: ảnh màu trong không gian của 3
màu RGB (red Green Blue) được biến đổi về hệ YUV (hay YCBCr) (điều này không
phải là nhất thiết, nhưng nếu thực hiện thì cho kết quả nén cao hơn) theo công thức :
YUV. = 0.615R − 0.515G − 0.100B
Y= 0.299R + 0.587G + 0.114B
U= 0.492(B − Y)= = − 0.147R − 0.289G + 0.436B
V= 0.877(R − Y)
Hệ YUV là kết quả nghiên cứu của các nhà sản xuất vô tuyến truyền hình hệ Pal, Secam
và NTSC, nhận thấy tín hiệu video có thể phân ra 3 thành phần Y, U, V (cũng như phân
6
theo màu chuẩn đỏ, xanh lá cây và xanh da trời). Và một điều thú vị là hệ nhãn thị của
con người rất nhạy cảm với thành phần Y và kém nhạy cảm với hai loại U và V. Phương
pháp JPEG đã nắm bắt phát hiện này để tách những thông tin thừa của ảnh. Hệ thống nén
thành phần Y của ảnh với mức độ ít hơn so với U, V, bởi người ta ít nhận thấy sự thay
đổi của U và V so với Y.
Giai đoạn tiếp theo là biến đổi những vùng thể hiện dùng biến đổi cosin rời rạc
(thông thường là những vùng 8x8 pixel). Khi đó thông tin về 64 pixel ban đầu sẽ biến đổi
thành ma trận có 64 hệ số thể hiện "thực trạng" các pixel. Điều quan trọng là ở đây hệ số
đầu tiên có khả năng thể hiện "thực trạng" cao nhất, khả năng đó giảm rất nhanh với các
hệ số khác. Nói cách khác thì lượng thông tin của 64 pixel tập trung chủ yếu ở một số hệ
số ma trận theo biến đổi trên. Trong giai đoạn này có sự mất mát thông tin, bởi không có
biến đổi ngược chính xác. Nhưng lượng thông tin bị mất này chưa đáng kể so với giai
đoạn tiếp theo. Ma trận nhận được sau biến đổi cosin rời rạc được lược bớt sự khác nhau
giữa các hệ số. Đây chính là lúc mất nhiều thông tin vì người ta sẽ vứt bỏ những thay đổi
nhỏ của các hệ số. Như thế khi bung ảnh đã nén bạn sẽ có được những tham số khác của
các pixel. Các biến đổi trên áp dụng cho thành phần U và V của ảnh với mực độ cao hơn
so với Y (mất nhiều thông tin của U và V hơn). Sau đó thì áp dụng phương pháp mã hóa
của Hoffman: Phân tích dãy số, các phần tử lặp lại nhiều được mã hóa bằng ký hiệu ngắn
(marker).
(1)
(2)
Với và
Khi bung ảnh người ta chỉ việc làm lại các bước trên theo quá trình ngược lại cùng với
các biến đổi ngược.
7
Vì phương pháp này thực hiện với các vùng ảnh (thông thường là 8 x 8 pixel) nên
hay xuất hiện sự mất mát thông tin trên vùng biên của các vùng (block) này. Hiện nay
người ta đã giải quyết vấn đề này bằng cách làm trơn ảnh sau khi bung nén để che lấp sự
khác biệt của biên giới giữa các block. Một hệ nén ảnh theo chuẩn JPEG cùng algorithm
làm trơn ảnh đã được công ty ASDG đưa ra trong hệ Art Department Professional.
8
Hình ảnh
Chất
lượng
Kích
thước
(byte)
Tỷ số
nén
Bình luận
Chất
lượng rất
cao (Q =
100)
83,261 2.6:1
Các điểm ảnh
cực kì nhỏ
9
Chất
lượng
trung bình
(Q = 50)
15,138 15:01
Dấu hiệu ban
đầu của các điểm
ảnh
Vừa chất
lượng (Q
= 25)
9,553 23:01
Tạo tác mạnh mẽ
hơn; mất thông
tin độ phân giải
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
xem thêm
A. MỞ ĐẦU…………………………………………………….………………3
B. NỘI DUNG…………………………………………………… 3
I. Công nghệ JPEG…………………………………….………… 3
1. JPEG là gì……………………………………………………… 3
2. Phương pháp nén ảnh JPEG……………………………………3
2.1. Khái quát về phương pháp nén ảnh tĩnh……………… 3
2.2. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG……………… 5
2.3. Ưu nhược điêmt của phương pháp nén ảnh JPEG…….11
II. Chuẩn JPEG…………………………………………………………12
III. Các loại JPEG……………………………………………………… 16
1. JPEG 1992……………………………………………………… 16
2. LS JPEG ………………………………………………………… 16
3. JPEG 2000………………………………………… …………… 18
4. JPEG search……………………………………………………….22
5. JPEGXR……………………………………… ………………… 22
IV. Thử nghiệm ứng dụng………………………………… …………….23
C. KẾT LUẬN……………………………………………………………………29
D. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… 30
2
A. MỞ ĐẦU.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính và sự ra đời của Internet thì việc tìm
một phương pháp nén ảnh để giảm bớt không gian lưu trữ thông tin và truyền thông
tin trên mạng nhanh chóng đang là một yêu cầu cần thiết. Trong những năm gần đây,
có rất nhiều các phương pháp đã và đang được nghiên cứu rộng rãi để thực hiện nén
ảnh. Tất cả đều với một mục đích chung là làm thế nào để biểu diễn một ảnh với
dung lượng ít nhất để có thể tối thiểu hoá dung lượng kênh truyền và không gian lưu
trữ trong khi vẫn giữ được tính trung thực của ảnh. Và JPEG là một trong những
phương pháp nén ảnh khá hiệu quả. Trong đề tài này chúng ta cung nghiên cứu về
“Công nghệ nén ảnh JPEG, chuẩn JPEG và các loại JPEG. Thử nghiệm trên ứng
công cụ thể”
B. NỘI DUNG.
I. CÔNG NGHỆ JPEG.
1. JPEG là gì?
JPEG viết tắt của Joint Photographic Experts Group, một nhóm các nhà nghiên
cứu đã phát minh ra định dạng này để hiển thị các hình ảnh đầy đủ màu hơn (full-
colour) cho định dạng di động mà kích thước file lại nhỏ hơn. Đây là một phương
pháp nén ảnh hiệu quả, nó cho phép làm việc với các ảnh có nhiều màu và kích cỡ
lớn, tỷ lệ nén ảnh đạt mức so sánh tới vài chục lần (chứ không phải phần trăm).
2. Phương pháp nén ảnh JPEG.
2.1. Khái quát về phương pháp nén ảnh tĩnh
Có nhiều cách để nén ảnh, nhưng dựa vào yếu tố bảo toàn thông tin có thể phân
chia thành 2 phương pháp nén ảnh tĩnh, đó là:
- Nén không mất mát thông tin: sử dụng các phương pháp mã hóa dữ liệu
- Nén có mất mát thông tin: Phương pháp nén dựa trên phép biến đổi ảnh
Quá trình nén ảnh được mô tả theo sơ đồ:
3
Các phương pháp mã hóa dữ liệu có thể kể đến:
- Mã hàng loạt(RLE): Dùng số đếm để thay thế các đặc diểm giống nhau lặp lại.
- Mã Shannon-Fano: Dùng các cụm bít có độ dài thay đổi để mã hóa
- Mã Huffman: Sử dụng các đặc điểm mã hóa của Shannon-Fano với ý tưởng:
Kí hiệu có khả năng xuất hiện nhiều có từ mã ngắn.
- Mã Lemple- Ziv: Dựa trên việc xây dựng và tra từ điển
- Mã dự đoán: Dựa trên quá trình tạo điểm tuần tự và luật dự đoán.
Các phép biến đổi áp dụng trong nén ảnh bao gồm:
- Phép biến đổi Cosin rời rạc(DCT): Biểu diễn các giá trị điểm ảnh trên miền
tần số, tập trung năng lượng vào một số hệ số. DCT sử dụng trong các chuẩn
JPEG và MPEG
- Phép biến đổi Wavelet rời rạc(DWT): sử dụng các bộ lọc thông dải xử lý phân
tích đa phân trong phép DWT.
- Phép biến đổi Fractal: Sử dụng các phép biến đổi hình học.
Nén ảnh tĩnh dựa trên phép biến đổi ảnh được mô tả trong sơ đồ:
4
2.2. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG
a. Phép biến đổi DCT (Discrete Cosin Transform)
Như chúng ta đã nói ở trên, phép biến đổi DCT được sử dụng trong phương
pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG. Vì vậy trước khi đi vào tìm hiểu về phương pháp
nén ảnh JPEG chúng ta cùng khái quát sơ qua về phép biến đổi DCT.
b. Phương pháp nén ảnh theo chuẩn JPEG
5
Phương pháp nén ảnh theo thuẩn JPEG có thể cho hệ số nén tới 80:1 hay lớn hơn,
nhưng bạn phải chịu mất thông tin (ảnh sau khi bung nén khác với ảnh ban đầu), lượng
thông tin mất mát tăng dần theo hệ số nén. Tuy nhiên sự mất mát thông tin này không bị
làm một cách cẩu thả. JPEG tiến hành sửa đổi thông tin ảnh khi nén sao cho ảnh mới gần
giống như ảnh cũ, khiến phần đông mọi người không nhận thấy sự khác biệt. Và bạn
hoàn toàn có thể quản lý sự mất mát này bằng cách hạn chế hệ số nén. Như thế người
dùng có thể cân nhắc giữa cái lợi của việc tiết kiệm bộ nhớ và mức độ mất thông tin của
ảnh, để chọn phương án thích hợp.
Phương pháp nén ảnh JPEG dựa trên nguyên lý sau: ảnh màu trong không gian của 3
màu RGB (red Green Blue) được biến đổi về hệ YUV (hay YCBCr) (điều này không
phải là nhất thiết, nhưng nếu thực hiện thì cho kết quả nén cao hơn) theo công thức :
YUV. = 0.615R − 0.515G − 0.100B
Y= 0.299R + 0.587G + 0.114B
U= 0.492(B − Y)= = − 0.147R − 0.289G + 0.436B
V= 0.877(R − Y)
Hệ YUV là kết quả nghiên cứu của các nhà sản xuất vô tuyến truyền hình hệ Pal, Secam
và NTSC, nhận thấy tín hiệu video có thể phân ra 3 thành phần Y, U, V (cũng như phân
6
theo màu chuẩn đỏ, xanh lá cây và xanh da trời). Và một điều thú vị là hệ nhãn thị của
con người rất nhạy cảm với thành phần Y và kém nhạy cảm với hai loại U và V. Phương
pháp JPEG đã nắm bắt phát hiện này để tách những thông tin thừa của ảnh. Hệ thống nén
thành phần Y của ảnh với mức độ ít hơn so với U, V, bởi người ta ít nhận thấy sự thay
đổi của U và V so với Y.
Giai đoạn tiếp theo là biến đổi những vùng thể hiện dùng biến đổi cosin rời rạc
(thông thường là những vùng 8x8 pixel). Khi đó thông tin về 64 pixel ban đầu sẽ biến đổi
thành ma trận có 64 hệ số thể hiện "thực trạng" các pixel. Điều quan trọng là ở đây hệ số
đầu tiên có khả năng thể hiện "thực trạng" cao nhất, khả năng đó giảm rất nhanh với các
hệ số khác. Nói cách khác thì lượng thông tin của 64 pixel tập trung chủ yếu ở một số hệ
số ma trận theo biến đổi trên. Trong giai đoạn này có sự mất mát thông tin, bởi không có
biến đổi ngược chính xác. Nhưng lượng thông tin bị mất này chưa đáng kể so với giai
đoạn tiếp theo. Ma trận nhận được sau biến đổi cosin rời rạc được lược bớt sự khác nhau
giữa các hệ số. Đây chính là lúc mất nhiều thông tin vì người ta sẽ vứt bỏ những thay đổi
nhỏ của các hệ số. Như thế khi bung ảnh đã nén bạn sẽ có được những tham số khác của
các pixel. Các biến đổi trên áp dụng cho thành phần U và V của ảnh với mực độ cao hơn
so với Y (mất nhiều thông tin của U và V hơn). Sau đó thì áp dụng phương pháp mã hóa
của Hoffman: Phân tích dãy số, các phần tử lặp lại nhiều được mã hóa bằng ký hiệu ngắn
(marker).
(1)
(2)
Với và
Khi bung ảnh người ta chỉ việc làm lại các bước trên theo quá trình ngược lại cùng với
các biến đổi ngược.
7
Vì phương pháp này thực hiện với các vùng ảnh (thông thường là 8 x 8 pixel) nên
hay xuất hiện sự mất mát thông tin trên vùng biên của các vùng (block) này. Hiện nay
người ta đã giải quyết vấn đề này bằng cách làm trơn ảnh sau khi bung nén để che lấp sự
khác biệt của biên giới giữa các block. Một hệ nén ảnh theo chuẩn JPEG cùng algorithm
làm trơn ảnh đã được công ty ASDG đưa ra trong hệ Art Department Professional.
8
Hình ảnh
Chất
lượng
Kích
thước
(byte)
Tỷ số
nén
Bình luận
Chất
lượng rất
cao (Q =
100)
83,261 2.6:1
Các điểm ảnh
cực kì nhỏ
9
Chất
lượng
trung bình
(Q = 50)
15,138 15:01
Dấu hiệu ban
đầu của các điểm
ảnh
Vừa chất
lượng (Q
= 25)
9,553 23:01
Tạo tác mạnh mẽ
hơn; mất thông
tin độ phân giải
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
xem thêm