摘  要: 視頻圖像壓縮是視頻會議系統(tǒng)能否提供良好性能的關(guān)鍵技術(shù)之一、要想最大限度地利用有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬,在視頻圖像傳輸前,必須在不嚴(yán)重降低圖像質(zhì)量的前提下,采用合適的壓縮編碼算法對視頻圖像進行壓縮、離散余弦變換DCT(Discrete Cosine Transform)被認為是優(yōu)秀的視頻圖像壓縮算法之一、首先,以視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用為背景,簡單介紹了DCT和反向離散余弦變換IDCT(Inverse-DCT)算法、公式及其相關(guān);其次,以VC++為工具,以個人筆記本電腦為平臺,實現(xiàn)了DCT和IDCT算法,給出并且分析了部分應(yīng)用程序代碼;最后,做了視頻圖像壓縮的仿真實驗。
關(guān)鍵詞: 視頻會議系統(tǒng);視頻圖像壓縮;離散余弦變換;反向離散余弦變換

   視頻會議系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)相互融合的產(chǎn)物,它為處于不同地點的用戶提供一個虛擬的環(huán)境,用戶可以通過視頻、音頻等多媒體手段進行交流和協(xié)作[1-2],而視頻圖像壓縮是視頻會議系統(tǒng)能否提供良好性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
    視頻圖像壓縮的目的就是要減少原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量,即以盡量少的比特數(shù)表示原來的圖像,利于存儲和傳輸,同時又要能保持復(fù)原圖像的質(zhì)量,滿足規(guī)定的要求、DCT是視頻會議系統(tǒng)理想的視頻圖像壓縮方法之一、與之相對應(yīng),在接收端要對DCT后的圖像數(shù)據(jù)進行IDCT(不影響視頻會議進行時)以近似恢復(fù)原始圖像、以軟件視頻會議系統(tǒng)(即PC+Internet模式)的應(yīng)用為研究背景,進行了DCT和IDCT算法的研究和實現(xiàn),這對于視頻會議系統(tǒng)及其技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新有重要的實際意義。

  DCT是一種實數(shù)域空間變換,不能直接對圖像產(chǎn)生壓縮作用、它的最大特點是對于一般的圖像都能夠?qū)⑾袼貕K的能量集中于像素塊左上角的少數(shù)低頻DCT系數(shù)上,這樣就可能只編碼和傳輸少數(shù)系數(shù)而不嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量,為壓縮打下了基礎(chǔ)、圖2(c)、(d)的白點區(qū)域即為低頻DCT系數(shù)區(qū)域,也是像素塊的能量集中區(qū)、在圖2(a)、(b)、(c)、(d)中白點區(qū)域圖像的像素值在200~255之間,其余黑色區(qū)域圖像的像素值基本為0、參考圖1,由圖2(b)、(c)可知原始時域圖像在較暗(灰度值較小)的部分含有較多的能量。本為０。參考圖１，由圖２9(b)、（ｃ）可知原始時域圖像在較暗（灰度值較?。┑牟糠趾休^多的能量。


    隨著Ｎ取值的增大，DCT及IDCT算法耗時及均方誤差也在增加，本文所做的是浮點DCT和浮點IDCT，均方誤差反映的是IDCT后的時域圖像數(shù)據(jù)與原始時域圖像數(shù)據(jù)的誤差，N越大，變換前后的誤差也越大。
     當(dāng)Ｎ＝４時，算法耗時最短，即算法復(fù)雜度最小，但由圖２可知存在傳輸數(shù)據(jù)較多的問題，因此為提高壓縮率和傳輸效率，在選取Ｎ時還應(yīng)該綜合考慮計算機軟硬件配置及網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。
DCT變換的特點是變換后圖像大部分能量集中在左上角，即直流系數(shù)(DC)附近，因為左上角反應(yīng)原圖像低頻部分數(shù)據(jù)，右下角反應(yīng)原圖像高頻部分數(shù)據(jù)，而圖像的能量通常集中在低頻部分，這由表２、表３可知。當(dāng)N=8時，選取原始圖像第一個８×８像素子塊的數(shù)據(jù)如表２所示，DCT后的頻域數(shù)據(jù)如表３所示，左上角第一個數(shù)據(jù)為直流系數(shù)：1055.75，是64個數(shù)據(jù)中最大的一個。

    將表3(DCT后的系數(shù)值)中的數(shù)據(jù)進行量化、取整等操作得表4,方法為:unsigned char tempchar;
tempchar=int(src[i*cx+j]/len*255);len是表3中64個數(shù)據(jù)中的最大值與最小值差值的絕對值。
     將表3中的數(shù)據(jù)進行IDCT,得表5中的數(shù)據(jù),對比表2和表5可知變換前后的圖像數(shù)據(jù)存在一定的誤差,而且隨著N的增大,誤差也越大。

    本文所做的DCT和IDCT算法的研究和實現(xiàn)是以軟件視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用為背景的,是視頻會議系統(tǒng)視頻圖像壓縮的一個仿真實驗,離具體的實際工程應(yīng)用還有不小的差距、但對于視頻會議系統(tǒng)及其技術(shù)的實現(xiàn)、發(fā)展和創(chuàng)新有著重要的實際意義。
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