图像的编码技术

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1、第11章图像的编码技术1图像编码的研究背景——通信方式改变带来的需求信息传输方式发生了很大的改变通信方式的改变文字+语音图像+视频+文字+语音通信对象的改变人与人人与机器，机器与机器2由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是：传输带宽、速度、存储器容量的限制。可以考虑用软件的手段来解决硬件上的物理极限。图像编码的研究背景——通信方式改变带来的需求3图像编码的研究背景——海量数据带来的需求数码图像的普及，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。4彩色视频数据量分析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

2、量为：640*480*24*30=221.12M播放时，需要221Mbps的通信回路。5彩色视频数据量分析实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的0.045，即0.36bit/pixel。存储：（按1张光盘可存640M计算）如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放2.89秒的数据。存2小时的信息则需要压缩到原来数据量的0.0004，即：0.003bit/pixel。6图像压缩与编码1．图像数据压缩是可能的：一般原始图像中存在很大的冗余度。用户通常允许图像失真。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。

3、用户对原始图像的信号不全都感兴趣，可用特征提取和图像识别的方法，丢掉大量无用的信息。提取有用的信息，使必须传输和存储的图像数据大大减少。7图像压缩与编码2．原始图像越有规则，各像素之间的相关性越强，它可能压缩的数据就越多。值得指出的是：当前采用的编码方法得到的结果，离可能压缩的极限还相差很远，这说明图像数据压缩的潜力是很大的，直到目前为止，它还是个正在继续研究的领域。8图像压缩与编码3．图像结构的性质，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。9图像压缩与编码4．全面评价一

4、种编码方法的优劣，除了看它的编码效率、实时性和失真度以外，还要看它的设备复杂程度，是否经济与实用。常采用混合编码的方案，以求在性能和经济上取得折衷。随着计算方法及VLSI的发展，使许多高效而又比较复杂的编码方法在工程上有实现的可能。10讨论的内容数据的冗余图像压缩编码简介行程编码Huffman编码DCT变换编码混合编码11数据的冗余——基本概念我们从一个简单的例子出发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。12数据的冗余——基本概念你的妻子，Helen，将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。(23*2+10=56个半角字符)你的妻

5、子将于明天晚上6点零5分在虹桥机场接你(20*2+2=42个半角字符）Helen将于明晚6点在虹桥接你(10*2+6=26个半角字符）结论：只要接收端不会产生误解，就可以减少承载信息的数据量。13数据冗余——描述上的冗余描述方式：1）这是一幅2*2的图像，图像的第一个像素是红的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第四个像素是红的。2）这是一幅2*2的图像，整幅图都是红色的。由此我们知道，整理图像的描述方法可以达到压缩的目的。123414数据冗余——分类编码冗余灰度级编码使用了多于实际需要的编码符号；像素冗余由像素之间的相关性引起；视觉心理冗余对视觉感知影响很小的信

6、息往往被忽视。15图像冗余——数据冗余的压缩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：12：116图像冗余——数据冗余的压缩图像冗余有损压缩的原理3635343434343432343433373034343434343434343534343134343434343434343434343434343434343434343434343434253417图像压缩原理由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉

7、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。18图像的压缩编码第一代压缩编码八十年代以前，主要是根据传统的信源编码方法。第二代压缩编码八十年代以后，突破信源编码理论，结合分形、模型基、神经网络、小波变换等数学工具，充分利用视觉系统生理心理特性和图像信源的各种特性。19图像的压缩编码像素编码变换编码预测编码位平面编码增量调制熵编码算术编码DCT变换DPCM调制第一代压缩编码其他编码行程编码20图像的压缩编码子带编码模型编码分层编码分型编码第二代压缩编码21行