z6数字图像的压缩编码.ppt

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1、第六章数字图像的压缩编码1概述图像压缩编码的必要性例：640*480*24bit＝7372800bit＝7372800/8/1024＝900KB若以每秒30帧的速度播放，每秒的数据量为：640*480*24*30bit＝210.9Mbit=26.3MB650MB/26.3MB＝24s2概述图像压缩编码的必要性例：200dpi的分辨率传输一张A4稿纸的内容(200*210/25.4)*(200*297/25.4)bit=3866948bit电话线传输速率14.4Kbit/st=3866948/(14.4*1024)=262s=4.4min3例:一般彩

2、色电视信号,YIQ色空间中各分量的带宽分别为4.2MHz、1.5MHz、0.5MHz，采样原理，采样频率>=2倍原始信号频率，量化为8bit，1秒钟的数据量为(4.2+1.5+0.5)*2*8=99.2MBits，约为100Mbits/S。1GB/100Mbit=1024*8Mbit/100Mbit=82s1GB的CD-ROM存1分钟多的原始电视节目。HDTV数据量约为1.2Gbits/S，1GB存6秒钟HDTV。概述4必要性：容量很大、存储、处理和传输困难。概述5概述图像采集信源编码信道编码信道解码信源解码图像显示或存储图像通信6信源需要传输或存

3、储的原始信息称为“信源”。包括语音、图像、视频等信息源。“信源编码”的主要任务是利用一定的编码方法降低数码率，即比特率。信道信息传输的通路；信息在传输中要增加可靠性、抗干扰能力，就要进行“信道编码”，此时要进行奇偶校验等检测，需要增加比特数。抗干扰能力越强，增加的比特数就越多。概述7图像压缩编码的可能性图像压缩的理论基础是信息论。从信息论的角度来看，压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，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。一幅图像中存在着大量的数据冗余和主观视觉冗余，因此数据压缩既是必要的，也是

4、可能的。概述8图像本身特征带来的数据压缩的可能性1)图像像素灰度在时间和空间上的相关性造成信息冗余空间冗余：邻近像素灰度分布的相关性很强；频间冗余：多谱段图像中各谱段图像对应像素之间灰度相关性很大；时间冗余：序列图像帧间画面对应像素灰度的相关性很强。概述9图像本身特征带来的数据压缩的可能性2)图像中像素灰度出现的不均匀性，造成图像信息熵冗余。若将出现概率大的灰度级用长度较短的码表示；将出现概率小的灰度级用长度较长的码表示，有可能使编码总长度下降。概述10图像本身特征带来的数据压缩的可能性3)图像能量在变换域内分布的不均匀性。大部分能量低频部分分配较

5、多的位数小部分能量高频部分分配较少的位数概述11应用环境允许图像有一定程度失真1)接受端图像设备分辨率较低，则可降低图像分辨率。2)根据人的视觉特性对不敏感区进行降分辨率编码。3)用户所关心的图像区域有限，可对其余部分图像采用空间和灰度级上的粗化。概述12图像数据的这些冗余信息为图像压缩编码提供了依据。例如，利用人眼对蓝光不敏感的视觉特性，在对彩色图像编码时，就可以用较低的精度对蓝色分量进行编码。图像编码的目的就是充分利用图像中存在的各种冗余信息，特别是空间冗余、时间冗余以及视觉冗余，以尽量少的比特数来表示图像。利用各种冗余信息，压缩编码技术能够很

6、好地解决在将模拟信号转换为数字信号后所产生的带宽需求增加的问题，它是使数字信号走上实用化的关键技术之一，下表中列出了几种常见应用的码率。概述13概述14图像压缩编码的分类1)从图像压缩技术的发展过程分类20世纪80年代以前传统的信源编码方法(有关信息熵、编码方法及数据压缩比)20世纪80年代以后突破信源编码理论(结合分形、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)概述15图像压缩编码的分类2)从解码结果对原图像的保真程度分类无损压缩(冗余度压缩、可逆压缩)有损压缩(熵压缩、不可逆压缩)3)根据具体编码技术分类预

7、测编码、变换编码、统计编码、轮廓编码、模型编码概述16压缩编码系统评价1)名词术语图像熵：按照信息论，设有一个无记忆的信源，它产生消息{di},i=1,…,m的概率是已知的，记为P(di)，则信息量定义为：I(di)=-log2P(di)可见越是不可能出现的消息，它的出现对信息的贡献量越大：一个消息出现的可能性越小，其信息量就越多；而消息出现的可能性越大，其信息量就越少。熵：信源的平均信息量称为“熵”（entropy），即概述17压缩编码系统评价1)名词术语平均码字长：概述为灰度级di对应的码字长18压缩编码系统评价1)名词术语编码效率：压缩比：概

8、述19压缩编码系统评价2)系统评价基于压缩编码参数的基本评价在R≥H条件下，总可以设计出某种无失真编码方法；R