信息的存储与压缩

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1、信息的存储与压缩一、存储技术1.磁存储技术利用小磁体的N极和S极来表示1和0（书P101）2.光盘存储技术数据表示方法：用盘片上的pits（凹坑）和lands（平面）来分别表示“0”与“1”。信息的存储与压缩读取光盘信号原理：根据盘片上光的反射信号的有无或强弱来决定所读取的数字信号单元是“0”还是“1”。如果激光照在lands上，大部分光会反射回来，CD读取头就读取到较强的反射信号，则表示读取到数字“1”，如果激光照在pits上，则激光束被散射，CD读取头无法接收到反射信号或反射信号很弱，则表示读取到数字“0”。信息的存储与压缩在介绍图象的压缩编码

2、之前，先举一个例子：一A4(210mm×297mm)幅面的照片，若用中等分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩色扫描，其数据量为：(300×210/25.4)×(300×297/25.4)个像素，每个像素占3个字节，其数据量为26M字节。信息的存储与压缩二、图像数据压缩与编码技术熵与信息压缩熵：一条信息中真正需要编码的信息量。压缩：去掉信息中的冗余，几保留不确定信息，去掉确定的信息（可推知的），也就是用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。信息的存储与压缩2.图像数据压缩的可能性相关性：空间相关性（帧内）、时间相关性（帧间）（1）空间冗余：画

3、面的大部分区域信号变化缓慢，尤其是背景。（2）时间冗余：相邻图象之间的相似性——连续两幅图画的前景与背景没有多大变化。信息的存储与压缩（3）视觉冗余：人的视觉对某些信号具有不那么敏感的生理特性。3.图像压缩编码方法与分类压缩可分为两大类：无损压缩：这是数学上的一种逆运算，从压缩后的图像能够完全恢复出原来的图象，信息没有任何丢失。有损压缩：靠丢失大量的冗余信息来降低数字图像或声音所占的空间。信息的存储与压缩(1)无损压缩编码种类·哈夫曼编码·算术编码·行程编码·Lempelzev编码(2)有损压缩编码种类·预测编码：DPCM，运动补偿·频率

4、域方法：正文变换编码(如DCT)，子带编码信息的存储与压缩·空间域方法：统计分块编码·模型方法：分形编码，模型基编码·基于重要性：滤波，子采样，比特分配，矢量量化(3)混合编码·JBIG，H261，JPEG，MPEG等技术标准信息的存储与压缩压缩编码方法的评价压缩比要高；压缩与解压缩运算速度要快，算法要简单，硬件实现容易；解压缩质量要好。信息的存储与压缩4.图像压缩编码方法预测编码：所谓预测编码是指，去除相邻象素之间的相关性和冗余性，只对新的信息进行编码。举个简单的例子，因为象素的灰度是连续的，所以在一片区域中，相邻象素之间灰度值的差别可能很

5、小。信息的存储与压缩如果我们只记录第一个象素的灰度，其它象素的灰度都用它与前一个象素灰度之差来表示，就能起到压缩的目的。如：248，2，1，0，1，3，实际上这6个象素的灰度是248，250，251，251，252，255。表示250需要8个比特，而表示2只需要两个比特，这样就实现了压缩。信息的存储与压缩变换编码：先对信号进行某种函数变换，从信号的一种表示空间变换到另一种表示空间，然后在变换后的域上对变换后的信号进行编码。统计编码：根据信息码字出现频率的分布特征而进行压缩编码，寻找频率与码子长度间的最优匹配。（如P110的Huffman编码）信息的

6、存储与压缩三、静态图像压缩标准——JPEG1.JPEG——静态图像专家组，负责制定开发静态图像压缩、解压缩标准，主要用于帧内压缩。JPEG使用的颜色是YUV格式JPEG算法的原理是利用单帧内的空间相关性，减小空间冗余度，这种方式称为帧内编码。信息的存储与压缩采用JPEG标准可以得到不同压缩比的图像，在使图像质量得到保证的情况下，可以从每个像素24bit减到每个像素1bit甚至更小。2.压缩过程：信息的存储与压缩离散余弦变换：把源图像划分为若干个8×8个像素的子块，定义一个8行×8列的二维数组P来表示图像子块中个像素的灰度值和颜色值，再进行DCT变换

7、。量化：这里的量化操作，就是将某一个值除以量化表中对应的值。量化表为8×8矩阵，与DCT系数一一对应，表中的元素为1到255之间的任意整数。注：量化是产生信息损失的根源。信息的存储与压缩编码：（略）3.新一代静态图像压缩标准——JPEG2000目前网站上80%的图像采用这个标准JPEG2000特点：（书P116）高压缩率（比传统的提高30%-50%）同时支持有损和无损压缩实现渐进传输支持“感兴趣区域”信息的存储与压缩课后练习：P1242.、4、8、9信息的存储与压缩四、视频图像压缩标准MPEG1.MPEG——运动图像专家组。它是ISO下的一个工作组

8、，成立于1988年，有300名专家10个小组。该标准用于全运动视频图像，生成全屏幕活动视频标准文件MPEG文件。MPEG格