数字图像处理第五章ppt课件.ppt

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1、数字图像处理第五章图像编码15.1图像压缩与编码基本概念2为什么要进行图像压缩例:存储一部90分钟的彩色电影，每秒放映24帧。把它数字化，每帧512x512像素，每像素的R、G、B三分量分别占8bit，总比特数为：如一张CD光盘可存600兆字节数据，这部电影光图像（还有声音）就需要160张CD光盘用来存储。对图像数据进行压缩显得非常必要。3图像数据压缩的可能性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。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

2、取有用的信息，使必须传输和存储的图像数据大大减少。4常见的数据冗余(1)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位表示该图像的像素，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。5常见的数据冗余(2)像素冗余由于任何给定的像素值，原理上都可以通过它的邻居预测到，单个像素携带的信息相对是小的。对于一个图像，很多单个像素对视觉的贡献是冗余的。这是建立在对邻居值预测的基础上。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。6常见的数据冗余(3)视觉心理冗余一些信息在一般视觉处理中比其

3、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。7图像数据压缩技术的重要指标（1）压缩比：图像压缩前后所需的信息存储量之比，压缩比越大越好。（2）压缩算法：利用不同的编码方式，实现对图像的数据压缩。（3）失真性：压缩前后图像存在的误差大小。8全面评价一种编码方法的优劣，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。9图像编码中的保真度准则图像信号在编码和传输过程中会产生误差，尤其是在有损压缩编码中，产生的误差应在允许的范围

4、之内。在这种情况下，保真度准则可以用来衡量编码方法或系统质量的优劣。通常，这种衡量的尺度可分为客观保真度准则和主观保真度准则。10(1)客观保真度准则通常使用的客观保真度准则有输入图像和输出图像的均方根误差；输入图像和输出图像的均方根信噪比两种。均方根误差:设输入图像是由N×N个像素组成，令其为f(x,y)，其中x,y=0,1,2,…,N-1。这样一幅图像经过压缩编码处理后，送至受信端，再经译码处理，重建原来图像，这里令重建图像为g(x,y)。它同样包含N×N个像素，并且x,y=0,1,2,…,N-1。11在0,1,2,…,N-1范围内x,y的任意值，输入像素和对应的输出图像之间的误差

5、可用下式表示：而包含N×N像素的图像之均方误差为:由式可得到均方根误差为12如果把输入、输出图像间的误差看作是噪声，那么，重建图像g(x,y)可由下式表示：在这种情况下，另一个客观保真度准则——重建图像的均方信噪比如下式表示：13均方根信噪比为:14(2)主观保真度准则图像处理的结果,大多是给人观看，由研究人员来解释的，因此，图像质量的好坏，既与图像本身的客观质量有关，也与视觉系统的特性有关。有时候，客观保真度完全一样的两幅图像可能会有完全不相同的视觉质量，所以又规定了主观保真度准则，这种方法是把图像显示给观察者，然后把评价结果加以平均，以此来评价一幅图像的主观质量。15设一幅灰度级为

6、K的图像，图像中第k级灰度出现的概率为pk，图像大小为M×N，每个像素用d比特表示，每两帧图像间隔△t图像编码效率指标16数字图像的熵H图像的平均码字长度R为：编码效率η定义为：17信息冗余度为：每秒钟所需的传输比特数bps为：压缩比r为：185.2图像压缩编码方法图像信息源图像预处理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的压缩模型19图像压缩技术无损压缩有损压缩哈夫曼编码行程编码算术编码有损预测编码变换编码其他编码20※无损压缩算法中删除的仅仅是图像数据中冗余的信息，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

7、场合。21※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30：1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。225.3哈夫曼编码哈夫曼编码是一种利用信息符号概率分布特性的变字长的编码方法。对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码。23方法：将信源符号按出现概率从大到小排成一列，然后把最末两个符