第六章图象数据缩编码.ppt

第六章图象数据压缩编码 图象压缩的必要性 数字图象通常有很大的比特数，这给图象的传输和存储带来相当大的困难。数据的压缩是必不可少的。 图象压缩的必要性 一部90分钟的彩色电影，每秒放映24帧。把它数字化，每帧512×512象素，每象素的R、G、B三分量分别占1byte，总比特数为 90×60×24×3×512×512= 101922MB 若用一张可存600兆字节数据的CD光盘存储这部电影，光图象（还有声音）就需要170张CD光盘。 图象压缩的必要性 对图象数据进行压缩显得非常必要 本章讨论的问题：在满足一定条件下，能否减小图象比特数，以及用什么样的编码方法使之减少。 图象压缩是可能的 一般原始图象中存在很大的冗余度 用户通常允许图象失真 当信道的分辨率不及原始图象的分辨率时，降低输入的原始图象的分辨率对输出图象分辨率影响不大。 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级上的粗化。 根据人的视觉特性对不敏感区进行降分辨率编码 （视觉冗余）。 原始图象越有规则，各象素之间的相关性越强，它可能压缩的数据就越多。 值得指出的是：当前采用的编码方法得到的结果，离可能压缩的极限还相差很远，这说明图象数据压缩的潜力是很大的，直到目前为止，它还是个正在继续研究的领域。 6.1 图像压缩基础 图像熵 图像像素灰度级集合为{ d1 , d2 , …, dm }，对应概率为p ( d1 ) , p ( d2 ),…, p ( dm ) , 则图像熵定义为 平均码长 编码效率 图像熵与平均码长之比 香农无干扰编码定理 在无干扰条件下,存在一种无失真的编码方法,使编码的平均码长和信源的熵任意接近。 保真度标准 保真度标准——评价压缩算法的标准 （1）客观保真度标准 （2）主观保真度标准 (2)主观保真度标准 通过视觉比较两个图像，给出一个 定性的评价，如很粗、粗、稍粗、相 同、稍好、较好、很好，这种评价被 称为主观保真度标准。 冗余 在数字图像压缩中的三种基本的数据冗余: 编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余 编码冗余 通过图像灰度级直方图可以深入了解编码结构，从而减少表达图像所需的数据量。 像素间冗余 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，所以单个像素携带的信息相对是小的。 为减少图像中的像素间冗余，二维像素阵列必须变换为更有效的形式。 心理视觉冗余 在正常的视觉处理过程中各种信息的相对重要程度不同，那些不重要的信息称做心理视觉冗余 无损压缩与有损压缩 无损压缩基于统计模型，减少源数据流中的冗余，同时保持信息不变。又称为冗余压缩。典型代表有Huffman 编码，算术编码、游程长度编码等。 有损压缩以牺牲部分信息量为代价而换取缩短平均码长的编码压缩方法。在压缩中丢失了部分信息，又称为熵压缩。典型代表有离散余弦变换编码、有损预测编码等。 一般地，有损压缩的压缩效率高于无损压缩。 No.13 实验二 图像增强 下周二做 ，地点不变 （交邮政编码分割程序） 6.2 无损压缩 在很多应用中，如医疗和商业文档的归档、卫星成像的处理、数字X光照相术，无损压缩时唯一可以接受的数据压缩方式。 无损压缩常由两种彼此独立的操作组成：(1)为减少像素间冗余建立一种可替代的图像表达方式；(2)对这种表达方式进行编码以便消除编码冗余。 6.2.1 霍夫曼编码（属于统计编码） 一、基本原理 通过减少编码冗余来达到压缩的目的。将在图像中出现次数多的像素值给一个短的编码，将出现次数少的像数值给一个长的编码。 二、霍夫曼编码是即时码: 是唯一可译码,其中任意一个码字都只能与一种信号存在对应关系,而且任意一个码字都不能是其他码字的前缀。 二、Huffman编码举例 Huffman编码 霍夫曼编码举例 建立概率统计表和编码树 符号 概率 1 2 3 4 a2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 a6 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 a1 0.1 0.1 0.2 0.3 a4 0.1 0.1 0.1 a3 0.06 0.1 a5 0.04 霍夫曼编码举例 编码过程： 符号