Tiểu luận môn an ninh hệ thống thông tin: NÉN ẢNH SỐ

Nội dung trình bày Các khái niệm cơ bản Nén dữ liệu ảnh Chuẩn nén Jpeg Các chuẩn nén ảnh tĩnh và video phổ biến Chương trình Nén Ảnh số Ảnh có thể biểu diễn dưới dạng tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số. Trong biểu diễn số của các ảnh đa mức xám, một ảnh được biểu diễn dưới dạng một ma trận hai chiều. Mỗi phần tử của ma trận biểu diễn cho mức xám hay cường độ của ảnh tại vị trí đó. Mỗi phần tử trong ma trận được gọi là một phần tử ảnh, thông thường kí hiệu là PEL (Picture Element) hoặc là điểm ảnh (Pixel).

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nội dung trình bày

 Các khái niệm cơ bản

 Nén dữ liệu ảnh

 Chuẩn nén Jpeg

 Các chuẩn nén ảnh tĩnh và video phổ biến

 Chương trình Nén Ảnh số

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

ẢNH SỐ

tương tự hoặc tín hiệu số Trong biểu diễn số của các ảnh đa mức xám, một ảnh được biểu diễn dưới dạng một ma trận hai chiều Mỗi phần tử của ma trận biểu diễn cho mức xám hay cường độ của ảnh tại vị trí đó Mỗi phần

tử trong ma trận được gọi là một phần tử

ảnh, thông thường kí hiệu là PEL (Picture

Element) hoặc là điểm ảnh (Pixel).

cho mức cường độ sáng nhất.

cần 24 bit, 24 bit này được chia

thành ba khoảng 8 bit Mỗi khoảng này biểu diễn cho cường độ sáng

của một trong các màu chính

NÉN DỮ LIỆU ẢNH

Nén dữ liệu ảnh

 Nén dữ liệu nhằm làm giảm lượng thông tin

“dư thừa” trong dữ liệu gốc và do vậy,

lượng thông tin thu được sau khi nén

thường nhỏ hơn dữ liệu gốc rất nhiều

 Với dữ liệu ảnh, kết quả thường là 10:1

Một số phương pháp còn cho kết quả cao hơn Theo kết quả nghiên cứu được công

bố gần đây tại Viện Kỹ thuật Georfie, kỹ

thuật nén fratal cho tỉ số nén là 30 trên 1 [6]

 Tỉ lệ nén là tham số quan trọng đánh giá khả năng nén của hệ thống.

Phân loại nén ảnh

 Có 3 phương pháp:

Cách thứ nhất dựa vào nguyên lý nén Cách này

phân các phương pháp nén thành hai họ lớn:

o Nén chính xác hay nén không mất thông tin: gồm các phương pháp nén mà sau khi nén ta thu được chính xác dữ liệu gốc.

o Nén có mất thông tin hay nén có tổn hao: gồm các phương pháp mà sau khi nén ta không thu được dữ liệu như bản gốc, phương pháp này lợi dụng tính chất của mắt người, chấp nhận một số vặn xoắn trong ảnh khi khôi phục lại.

Cách thứ hai dựa vào cách thức thực hiện nén Dựa vào triết lý của sự mã hóa, bao gồm:

o Các phương pháp nén thế hệ thứ nhất.

o Các phương pháp nén thế hệ thứ hai: dựa vào độ bão hòa của tỉ lệ nén.

CHUẨN NÉN JPEG

Chuẩn nén JPEG

JPEG là viết tắt của Joint

Photographic Expert Group ( nhóm các chuyên gia phát triển ảnh

này)

Chuẩn JPEG được công nhận là

chuẩn ảnh quốc tế năm 1990 phục

vụ các ứng dụng truyền ảnh cho

các lĩnh vực như y học, khoa học,

kỹ thuật, ảnh nghệ thuật…

Chuẩn nén JPEG (Tiếp)

Chuẩn JPEG được sử dụng để mã hóa ảnh đa mức xám, ảnh màu Chuẩn

JPEG cung cấp giải thuật cho cả hai loại nén là nén không mất mát thông tin và nén mất mát thông tin

JPEG sử dụng phương pháp xử lý DCT

(Discrete Cosine Transform) –

Phép biến đổi cosin rời rạc đưa ra

vào năm 1974

Nguyên tắc nén của JPEG

Ảnh màu trong không gian của 3 màu

RGB (red Green Blue) được biến đổi về

hệ YUV

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 nén ảnh đó là 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

Sơ đồ thuật giải

Giải nén

 Quá trình giải nén sẽ được làm ngược

lại, người ta giải mã từng phần ảnh nén tương ứng với phương pháp nén đã

sử dụng trong phần nén nhờ các

thông tin liên quan ghi trong phần

header của file nén Kết quả thu được là

hệ số đã lượng tử Các hệ số này được khôi phục về giá trị trước khi lượng tử

hóa bằng bộ tương tự hóa Tiếp đó đem biến đổi Cosin ngược ta được ảnh ban đầu với độ trung thực nhất định.

Sơ đồ thuật toán

CÁC CHUẨN NÉN ẢNH TĨNH

VÀ VIDEO

Chuẩn H.262:

Chuẩn H.262 là một chuẩn mã hóa

video số ITU-T Chuẩn này liên quan đến phần video của chuẩn ISO/IEC MPEG-2 (được biết dưới cái tên ISO/IEC

13818-2) Chuẩn này được phát triển

do sự hợp tác của ITU-T và các tổ chức ISO/IEC JTC 1, và trở thành chuẩn chung cho cả hai tổ chức này ITU-T

Recommendation H.262 và ISO/IEC

13818-2 được phát triển và phát hành dưới dạng là chuẩn quốc tế Hai tài liệu này mô tả hầu hết tất cả các khía cạnh

Chuẩn H.263

ITU-T thiết kế vào năm 1995/1996 dùng cho giải pháp mã hóa nén

tốc độ truyền thấp cho các dịch vụ hội nghị truyền hình

như là một phiên bản nâng cấp dựa trên chuẩn H.261, và chuẩn MPEG-1, MPEG-2

Chuẩn H.264

(dùng cho Advanced Video Coding), là một chuẩn mã hóa video số với độ nén cực cao, là kết quả của ITU-T Video Coding Experts

Group (VCEG) kết hợp với ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG), được xem là sản phẩm thương mại Joint Video Team (JVT) Chuẩn ITU-T H.264 và ISO/IEC MPEG-4 Part

10(ISO/IEC 14496-10) ứng dụng các công

nghệ nén ảnh tiên tiến Phiên bản nháp đầu tiên được hoàn thành vào tháng 05 năm

2003.

AVC, AVC/H.264, H.264/MPEG-4 AVC, MPEG-4/ H.264 AVC nhằm nhấn mạnh tính kế thừa.

Chuẩn JVT

 Chuẩn JVT đã hoàn thành việc nâng

cấp, phát triển một số tính năng mở rộng so với chuẩn nguyên thuỷ, được biết dưới tên là Fidelity Range

Extensions (FRExt) Các phiên bản mở rộng hỗ trợ mã hóa video với độ trung thực cao bằng cách thức gia tăng độ chính xác lấy mẫu (bao gồm hóa 10- bit và 12-bit) với thông tin màu độ

phân gải cao (gồm các cấu trúc lấy

mẫu như YUV 4:2:2 và YUV 4:4:4)

Giới thiệu chương trình nén ảnh số

Ứng dụng Java

Chọn file ảnh

Điều chỉnh tỷ lệ nén của ảnh

Save ra file ảnh mới

So sánh chất lượng – Dung lượng

2 file ảnh

Cám ơn thầy và các bạn

đã chú ý theo dõi