图象编码与压缩.ppt

第六章图象编码与压缩Ⅰ、图像编码技术的研究背景：

1.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+文字+语音
通信对象的改变人与人人与机器，机器与机器2.图像传输与存储需要的信息量空间：

1）彩色视频信息
对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：
640*480*24*30=221.12M
所以播放时，需要221Mbps的通信回路。
参考数据：宽带网为512K,电话线为56K。
存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放2.89秒的数据。
2）传真数据
如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的内容的数据量为：
1654*2337*1=3888768bit
按目前14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分）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。

给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会：

如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。图像信息源Ⅱ、图像中的数据冗余的概念描述语言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”。图像冗余无损压缩的原理图像冗余有损压缩的原理视觉心理冗余：
一些信息在一般视觉处理中比其它信息的
相对重要程度要小，这种信息就被称为视觉
心理冗余。图象的视觉冗余（彩色）Ⅲ、图像冗余信息分析结论

由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，我们的压缩方式就是从这两方面着手来开展的。
1）因为有数据冗余，当我们将图像信息的描述方式改变之后，可以压缩掉这些冗余。
2）因为有主观视觉冗余，当我们忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓的“有损”压缩。一、图象编码的必要性模拟图象例：
地球资源卫星(LANDSAT)一帧图象(4幅)的数据量为：
2340234074=153,316,800153Mb
卫星每天要获取很多幅图象，这些数据都先暂时存储在卫星体内的磁性存储器中，当卫星飞过地面接收站的有效接收区域时，迅速将这些数据全部送到地面。图象编码的目的：节省存储空间；减少传输时间；利于处理，降低处理成本。三、图象编码中的保真度准则b)主观保真度准则四、编码的性能参数称H(d)为该图象的平均信息熵，R(d)为平均编码长度。2）象素间相关性冗余
帧间象素信息冗余，帧内象素信息冗余。
3）视觉冗余
人眼对所有视觉信息并不是都具有相同的敏感度；
人眼的空间分辨率，时间分辨率。第一代压缩编码1948-1988年40年研究的以去除冗余为基础的编码方法为第一代编码方法，主要是根据传统的信源编码方法。（PCM,DPCM,经典变换编码，统计编码等）
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。像素编码子带编码熵与平均码字长度行程编码(RLE编码)Huffman编码（熵编码）Huffman编码算法
1）将灰度级按概率大小进行排序（降序），
每个灰度级作为一个叶子结点，形成一棵树；
2）将两个根节点概率最小的树，合并（规则：这
两个结点构造一个双亲结点，双亲结点的概率
大小是两者之和）；重复1)2),直到只有一个树
为止；
3）设所有左后代为0，右后代为1Shannon-Fano编码1六、预测编码*输入图象例：在预测编码中，最常用的是差分脉码调制（DifferentialPulseCodeModulation,DPCM)，原理图如下所示：收端解码时的预测过程与发端相同，所用预测器也相同，收端输出的信号是发端的近似值，两者的误差是3）预测系数随着不同的图象而不同，但对每幅图象都计算预测系数太麻烦，也不现实，可参考前人得到的数据选择使用。在静止图象压缩的国际标准(JPEG)中，对这种方法的前置点形式以及预测系数有一推荐值可供参考。七、变换编码*八、图象编码的国际标准2025年8月4日星期一4时48分2025年8月4日星期一4时48分0
2025年8月4日星期一4时48分·MPEG-3：原本针对于HDTV(1920×1080)，后来被MPEG-2代替。
·MPEG-4：针对多媒体应用的图像编码标准。
·MPEG-7：基于内容表示的标准，应用于多媒体信息的搜索，
过滤，组织和处理。作业：
1.试述编码效率和冗余度的概念及如何计算编码效率和冗余度。
2.有如下之信源X，
其中:P1=0.20，P2=0.09，P3=0.11，P4=0.13，P5=0.07，P6=0.12，P7=0.08，P8=0.20。试将该信源进行Huffamn编码,并计算信源的熵、平均码长、编码效率及冗余度。回答问题