图像处理第5章

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1、机电工程学院第5章章图像编码与压缩章图像编码与压缩
5.1图像压缩概述
5.2图像压缩编码基础
5.3无损压缩编码
5.4有损压缩编码
5.5图像压缩编码主要国际标准机电工程学院5.1图像压缩概述1.图像压缩的必要性2.图像数据压缩的可能性3.图像数据冗余4.图像压缩的目的机电工程学院1.图像压缩的必要性（1）数字图像的庞大数据对计算机的处理速度、存储容量都提出过高的要求。因此必须把数据量压缩。各种媒体信息(特别是动态视频)数据量非常之大。以一幅1024×1024分辨率的24位真彩色图像为例，数据量为：1024×1024×8×3/8=3

2、MB；若以30帧/秒播放，每秒数据量为：3×30=90MB机电工程学院1.图像压缩的必要性陆地卫星LandSat-3分辨率为2340×3240，四波段，采样精度7位，则一幅图像的数据量为：2340×3240×7×4=212MB按每天传输30幅计，每天数据量为:212×30=6360MB…………可见，没有图像编码与压缩技术的发展，大容量图像信息的存储与传输是难以实现的。机电工程学院1.图像压缩的必要性（2）从传送图像的角度来看，则更要求数据量压缩。在信道带宽、通信链路容量一定的前提下，采用编码压缩技术，减少传输数据量，是提高通信速度的重要手段。机

3、电工程学院2.图像数据压缩的可能性(1)一般原始图像中存在很大的冗余度。(2)以目前常用的位图格式的图像存储方式为例，像素与像素之间无论是在行方向还是在列方向都具有很大的相关性。(3)当信道的分辨率不及原始图像的分辨率时，降低输入的原始图像的分辨率对输出图像分辨率影响不大。(4)这里所说的失真一般都是在人眼允许的误差范围之内，压缩前后的图像如果不做非常细致的对比是很难觉察出两者的差别的。机电工程学院3.常见的数据冗余图像数据冗余(1)空间冗余(2)时间冗余(3)结构冗余(4)知识冗余(5)视觉冗余(6)图像区域的相同性冗余(7)纹理的统

4、计冗余机电工程学院（1））空间冗余）空间冗余同一景物表面上各采样点之间的颜色（亮度）之间往往存在着空间相关性。基于离散象素的表示方式通常没有利用景物表面颜色（亮度）的这种空间相关性，从而产生了空间冗余。机电工程学院大部分区域所有像素值相同。机电工程学院（2））时间冗余）时间冗余主要指视频相邻帧之间的冗余。机电工程学院（3））结构冗余）结构冗余有些图像的纹理区，图象像素值之间存在着明显的分布模式，称之为结构冗余。例如，方格状的地板的图案等。机电工程学院（4））知识冗余）知识冗余某些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。如人脸有固定的结构

5、。机电工程学院（5））视觉冗余）视觉冗余人的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀和非线性的，然而，在记录原始图像数据时，通常假定视觉系统是线性的和均匀的，对视觉敏感和不敏感部分同等对待，从而产生视觉冗余。如对亮度和色彩的敏感度不同。机电工程学院（6））图像区域的相同性冗余）图像区域的相同性冗余指在图像中的两个或对应的所有像素相同或相近，从而产生的数据重复性存储，即图像区域的相似性冗余。机电工程学院（7））纹理的统计冗余）纹理的统计冗余图像纹理在统计意义上服从某一分布规律。利用这种性质可以减少表示图像的数据量。机电工程学院4.图像压缩的目的图

6、像数据压缩的目的是在满足一定图像质量条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量。图像从结构上大体上可分为两大类，一类是具有一定图形特征的结构，另一类是具有一定概率统计特性的结构。基于不同的图像结构特性，应采用不同的压缩编码方法。机电工程学院5.2图像压缩编码基础1.图像编码分类2.图像编码评价准则3.图像编码模型机电工程学院1.图像编码分类根据解压重建后的图像和原始图像之间是否具有误差，可以将图像编码与压缩方法分为无误差(亦称无失真、无损、信息保持)编码和有误差(有失真或有损)编码两大类。根据编

7、码作用域划分，图像编码分为空间域编码和变换域编码两大类。若从具体编码技术来考虑，又可分为预测编码、变换编码、统计编码。机电工程学院1.图像编码分类哈夫曼编码无损压缩行程编码算术编码图像压缩技术有损预测编码有损压缩变换编码其他编码机电工程学院1.图像编码分类※无损压缩算法中删除的仅仅是图像数据中冗余信息，因此在解压缩时能精确恢复原图像，无损压缩的压缩比很少有能超过3：1的,常用于要求高的场合。机电工程学院1.图像编码分类有损压缩是通过牺牲图像的准确率以实现较大的压缩率，如果容许解压图像有一定的误差，则压缩率可显著提高。有损压缩在压缩比大于30：

8、1时仍然可重构图像，而如果压缩比为10:1到20:1，则重构的图像与原图几乎没有差别。机电工程学院2.图像编码评价准则在图像压缩编码中，解码图像与原始