第08讲 图像压缩编码

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1、第八讲图像压缩编码目录§8.1图像压缩编码2§8.1.1、图像编码概述21、自然编码法22、冗余与相关23、编码的应用24、编码的分类2§8.1.2、信息熵21、消息与信息22、信息量与熵23、香农不等式2§8.1.3、熵编码31、图像统计编码32、编码效率33、两个定理34、编码的可译性3§8.2JPEG图像标准4§8.2.1、预测编码41、压缩42、解压53、DPCM编码5§8.2.2、JPEG图像概述6§8.2.3、JPEG压缩过程61、颜色空间转换和采样72、DCT变换83、量化84、DC编码95、A

2、C编码9图像压缩编码-11-§8.1图像压缩编码§8.1.1、图像编码概述1、自然编码法PCM编码，等长编码法。2、冗余与相关允许适当降低分辨率提高压缩比。3、编码的应用图像数据压缩、图像传输、特征抽取。4、编码的分类信息保持编码、保真度编码、特征抽取编码§8.1.2、信息熵1、消息与信息信源发出的信号和用户接收的内容称为消息。消除不肯定性的多少描述消息中的信息量。2、信息量与熵解释为不肯定性的度量，信息的度量。3、香农不等式推论：§8.1.3、熵编码图像压缩编码-11-1、图像统计编码2、编码效率设图像的灰

3、度集合为：每个灰度对应的概率分布为：图像熵：（比特）设图像编码的集合为：码长集合为：平均码长：（比特）编码效率：冗余度：3、两个定理在变长编码中，对出现概率大的信息符号赋予短码字，而对于出现概率小的信息符号赋予长码字。如果码长严格按照所对应符号出现概率大小逆序排列，则编码结果平均码长一定小于任何其它排列方式。变长编码的最佳编码必有：4、编码的可译性续长代码和非续长代码：若代码中任何一个码字都不是另一个码字的续长，也就是不能在某一个码字后面添加一些码元而构成另一个码字，称为非续长代码，反之为续长代码。单义代码：

4、任意有限长的码字序列，只能被唯一地分割成一个码元，这样的码字序列称为单义代码。充要条件是：非续长代码一定是单义代码，单义代码不一定是非续长代码。【例】图像压缩编码-11-§8.2JPEG图像标准§8.2.1、预测编码预测编码的基本思想是利用相邻象素间的相关性，进行灰度预测的编码方法，从而消除空间的冗余。1、压缩∑预测器符号编码器输入图像压缩图像+-如图，当输入图像逐个进入预测器时，预测器根据若干个已输入象素的灰度值产生当前输入图像的预测值。与之间的差值为：然后将应用哈夫曼等编码算法进行编码产生输出的压缩图像数

5、据。其中一般作如下线性预测：图像压缩编码-11-式中，表示已输入象素的个数，表示每一个已输入象素的预测系数。满足式子：取最小值。并且一般要求特别地，当，时，即表示差分运算，是最简单的预测算法。由于预测系数计算比较麻烦，通常参照一些常用的系数值。2、解压∑预测器符号解码器解压图像++压缩图像如图，首先应用符号解码器得到，然后执行加法运算：即可得到还原图像。3、DPCM编码DPCM称为差分脉冲编码调制，JPEG图像选择基于DPCM这种简单的线性预测编码方法。这种编码的优点是简单，图像质量影响小，但压缩比小（2:1

6、）。如下图：CBAX当前灰度值X的预测方法有8种：选择方法预测值选择方法预测值0非预测4A+B-C图像压缩编码-11-1A5A+(B-C)/22B6B+(A-C)/23C7(A+B)/2然后用哈夫曼编码方法实现图像的压缩。JPEG无损图像压缩采用此算法。§8.2.2、JPEG图像概述JPEG是联合图像专家组（JointPhotographicExpertsGroup）的简称。是由国际标准组织ISO（InternationalStandardizationOrganization）和国际电报咨询委员会CCITT

7、（ConsultationCommitteeoftheInternationalTelephotoandTelegraph）于1991年为静态图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准。该标准于1992年通过。JPEG图像压缩标准特点如下：1、JPEG基本上是一种有损压缩技术，但可以做到有限度的失真而使眼睛辨认不出来，且能达到极大的压缩量；2、JPEG所处理的图像内容没有限制，如照片、卡通图案、文字扫描图像都能处理。但对于较自然的图像内容，会有最好的效果。能处理灰度图像和全彩色图像；3、使用者可以在图像的品质与压

8、缩比间选择一折衷点。显然压缩比越大，图像品质越差；4、JPEG提供四种压缩方式：●第一种是基本顺序模式，图像从左到右，由上到下顺序处理，是最常用的模式●第二种是级进模式，图像编码用多次扫描完成，用户可观察到的图像是从模糊到渐渐清晰的过程。一般用于网络传输速度慢的情况●第三种是不失真的方式保证能精确再现原始图像。但很少使用●第四种是分层式压缩，图像采用多种分辨率编码，用户可以直接进入不同的分辨率层次。