数字图像处理与图像通信 第10章 静止图像编码

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1、《数字图像处理与图像通信》朱秀昌1第10章静止图像编码10.1方块编码10.2比特面编码10.3静止图像压缩标准10.4二值图像编码方法简介2静止图像：内容本身是静止的图像某一时刻“凝固”的图像静止图像编码的要求：清晰度：与活动图像编码传输相比，要求更高的清晰度；逐渐浮现的显示方式：先轮廓，后细节；抗干扰：编码与调制都要有较强的抗干扰能力；编码方式：由于实时性要求不高，可采用复杂的编码方式。310.1方块编码10.1.1基本编码方法：子块大小:m=N×N（即子块中共有m个像素）第i个像素为Pi，其灰度Xi两个代表性亮度为a0、a1称为亮度级分量亮度阈值Xt若Xi

2、≥Xt，则用a1代替原来的灰度（即Xi）。若Xi＜Xt，则用a0代替原来的灰度（即Xi）。4Yi：编码后的亮度фi：是一个二元码，指明像素Pi编码后属于a0或a1则：其中＝显然：分块编码有失真。5经上述代替后，可以用{a0,a1}和{ф1,……фm}的组合表示编码后子块像素的灰度Y1、Y2…Ym。{a0,a1}具有与亮度值相同的等级，Pbit(一般6～8bit)表示。{ф1,……фm}是一个mbit的比特面。则编码后每个像素的平均比特数为：含义：可见，m越大，B越小，但失真也越严重。原因：这是因为子块尺寸越大，子块内像素的相关性越小，用两个灰度作近似，逼真度就越

3、差。B=(m+2P)/m=1+2P/m610.1.2参数的选择问题的提出：当子块大小m一定时，a0、a1、Xt该如何确定？解决方法：方法1：保持一阶矩，二阶矩的参数选择方法2：均方误差最小的参数选择。710.1.3进一步降低数码率的方法①选择合适的传输用的亮度级分量，并采用成组编码的方式，从而降低传输码率。②通过比特面的再划分，降低传输数码率4×4的子块比特面分为4个2×2的次比特面。此时次比特面全0或全1的相对次数要高。对高次数（大概率）的次比特面分配较少码字。对低次数（小概率）的次比特面分配较长码字。810.2比特面编码比特面编码的含义：把对灰度图像的编码转

4、化为对各个比特面的二值图像的编码。在二值编码前，通常将每个比特面分为不重叠的大小为m×n的子块。每像素8bit表示灰度图像，共有8个比特面。（思考：如果每像素7bit表示，则有几个比特面？）比特面编码应用：逐渐浮现。9比特面编码的常用措施1.次最佳方块编码（无失真）对于m×n大小的子块，全“0”和“1”的概率较大，而且，全“0”的概率更大。因此分配码字时：全“0”子块―――――>“0”全“1”―――――>“11”其它―――――>“10”+“XX…X”10平均码长L：用P（0；n,m）和P（1；n,m）表示m×n个全“0”和全“1”的概率，则：L=P（0；n,m）

5、+2P（1；n,m）+(2+nm)[1-P（0；n,m）-P（1；n,m）]压缩比从上式可以看出：当m、n一定时，P(0；n,m)和P(1；n,m)越大，Cr越大。即全“0”和全“1”子块越多，压缩比越大。112.用格雷码表示像素亮度（无失真）格雷码特点：任意相邻的十进制表示的两个数，其格雷码只相差1位，且最大数与最小数之间也只是相差一位。举例：格雷码自然二进制701000111811001000优点：一般图像相邻像素的灰度相差不大，如果用自然二进制来表示其亮度，码字有可能会相差多个比特位，形成的比特面缺乏相关性。而用格雷码表示，相差不大，比特面上全“0”和全“

6、1”的面积也会增大，即P（0；n,m）和P（1；n,m）增大，压缩比也随之增大。123.视觉心里编码（有失真）允许恢复图像有一定失真，只要视觉感觉不出；具体做法：子块内不超过k个“1”的子块视为全“0”子块。子块内不超过k个“0”的子块视为全“1”子块。通过上述做法，等效于让全“0”和全“1”的概率变大。4.子块尺寸的选择n=m=4较合适5.逐渐浮现的编码传输将图像从高到低次序传送比特面，则为由粗到细的显示图像。可用于窄带传输。1310.3亚抽样与内插什么是亚抽样？一般地，在数字图像系统中，若抽样的频率低于奈奎斯特频率，则称之为亚抽样。亚抽样能直接降低图像的数据

7、量，是一种简单实用的图像压缩方法，并且得到广泛的应用。什么是内插？从亚抽样图像重建原尺寸大小的图像时采用相反的处理过程，即用一定的方法重构在抽样间丢掉的数据，称之为内插。由于总体抽样频率低于奈奎斯特频率，因此经过亚抽样－内插后恢复的图像和原图像相比会有一定的失真。141：2的亚抽样，其抽样结构为交叉型，如图10.6(a)所示。内插公式：电视中的亚抽样－亚场抽样方式，如图10.6(b)。x0abcd：抽样点：内插点(a)奇场扫描行偶场扫描行(b)图10.6亚抽样及内插示例(a)1/2抽样结构及内插(b)一帧电视信号位置示意1510.4具有多种表示能力的编码根据显示

8、效果的不同，编码提供的表