数字图像处理与分析第4章

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1、第4章图像编码与压缩图像编码的研究背景——海量数据和存储传输的矛盾数码图像的普及，导致了数据量的庞大。图像的传输与存储，必须解决图像数据的压缩问题。例如：一幅1024×1024分辨率的24位真彩色图像，数据量为：1024×1024×8×3/8=3MB；若以30帧/秒播放，每秒数据量为：3×30=90MB视频存储量对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：640*480*24*30=221.12M播放时，需要221Mbps的通信回路。存储时：1张CD可存640M，如果不进

2、行压缩，1张CD则仅可以存放2.89秒的数据可见，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。图像中存在着数据的冗余我们从一个互动游戏来体会数据冗余的概念。在下面的例子中，用一种最好的方式来发送一封电报。数据的冗余你的女朋友，Helen，将于明天晚上6点零5分在广药的二饭等你。(22*2+10=54个半角字符)你的女朋友将于明天晚上6点零5分在二饭等你(19*2+2=40个半角字符）Helen将于明晚6点在二饭等你(10*2+6=26个半角字符）结论：只要接收端不会产生误解，就可

3、以减少承载信息的数据量。编码冗余如果一个图像的灰度级编码，使用了多于实际需要的编码符号，就称该图像包含了编码冗余例：如果用8位表示下面图像的像素，我们就说该图像存在着编码冗余，因为该图像的像素只有两个灰度，用一位即可表示。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。大部分区域所有像素值相同。视觉冗余一些信息在一般视觉处理中比其它信息的相对重要程度要小，这种信息就被称为视觉心理冗余。33

4、K15K图像冗余压缩原理图像冗余无损压缩的原理RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGB16RGB从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits压缩比为：12：1图像冗余压缩原理图像冗余有损压缩的原理36353434343434323434333730343434343434343435343431343434343434343434343434343434343434343434343434342534图像压缩原理由于一幅图

5、像存在数据冗余和主观视觉冗余，所以压缩方式就可以从这两方面着手开展。改变图像信息的描述方式，以压缩掉图像中的数据冗余。忽略一些视觉不太明显的微小差异，以压缩掉图像中的视觉冗余。图像通信系统模型图像信息源图像信源编码信道编码调制信道传输解调信道解码图像信源解码显示图像图像压缩评价标准保真度标准——评价压缩算法的标准客观保真度标准：图像压缩过程对图像信息的损失能够表示为原始图像与压缩并解压缩后图像的函数。一般表示为输出和输入之差：两个图像之间的总误差：均方根误差：主观保真度标准：通过视觉比较两个图像，给出

6、一个定性的评价，如很粗、粗、稍粗、相同、稍好、较好、很好等，可以对所有人的感觉评分计算平均感觉分来衡量。图像压缩的分类图像压缩有损压缩无损压缩行程编码LZW编码哈夫曼编码算术编码无损预测编码位平面编码有损预测编码分形编码模型编码子带编码神经网络编码变换编码K-L变换Haar变换Walsh.Hadamard变换离散余弦变换离散傅立叶变换斜变换小波变换本章主要讨论的编码行程编码Huffman编码DCT变换编码混合编码行程编码(RLE编码)——基本概念行程编码是一种最简单的，在某些场合是非常有效的一种无损压缩编

7、码方法。虽然这种编码方式的应用范围非常有限，但是因为这种方法中所体现出的编码设计思想非常明确，所以在图像编码方法中都会将其作为一种典型的方法来介绍。行程编码——基本原理通过改变图像的描述方式，来实现图像的压缩。将一行中灰度值相同的相邻像素，用一个计数值和该灰度值来代替。行程编码——实现方法举例说明：a=100,b=1,c=23,d=254aaaabbbccdeeeeefffffff432157(共22*8=176bits)4a3b2c1d5e7f(共12*8=96bits)压缩比为：176：96=1.8

8、3:1行程编码（RLE）对于有大面积色块的图像，压缩效果很好对于纷杂的图像，压缩效果不好，最坏情况下（图像中每两个相邻点的颜色都不同），会使数据量加倍，所以现在单纯采用行程编码的压缩算法用得并不多，PCX文件是其中之一。行程编码——传真中的应用方法传真件中一般都是白色比较多，而黑色相对比较少。所以可能常常会出现如下的情况：500W3b470w12b4w3b3000w上面的行程编码所需用的字节数为：因为：2048<3000<40