第7讲图像编码概念.pptx

数字图像处理技术-2016-01;; 图像压缩编码的必要性 数据量大，为其存储、传输带来困难，需压缩。 例1：电话线传输速率一般为56kbit/s（波特率） 一幅彩色图像640×480×24bit = 7Mbit大小 传输一幅图像：时间约2分钟左右，如压缩20倍，传一幅图6s左右，可以接受，实用。 例2：如多媒体中的海量图像数据，不进行编码压缩处理，一张600M字节的光盘，只能存放20秒左右的640× 480像素的视频。;图像的数据量特别大，同时现在对图像需求的增长超过了网络带宽的限制，所以压缩是图像传输和存储的一个关键技术 由于图像压缩的巨大商业潜力，激励着人们提高现有的技术或发现新的技术 ; 图像压缩(Image Compression)的概念 数据压缩的研究内容包括数据的表示、传输、变换和编码方法，目的是减少存储数据所需的空间和传输所用的时间。图像压缩是通过编码实现的。 ; 图像数据压缩的可能性;数据冗余(Data Redundancy); 像素间冗余(Interpixel Redundancy); 心理视觉冗余(Psychovisual Redundancy);图像压缩系统模型;;2、 主观保真度：主观评价; 图像压缩编码分为有损压缩和无损压缩。无损压缩无信息损失，解压缩时能够从压缩数据精确地恢复原始图像；有损压缩不能精确重建原始图像，存在一定程度的失真。 根据编码原理将图像编码分为： （1）熵编码：无损编码，给出现概率较大的符号赋予一个短码字，而给出现概率较小的符号赋予一个长码字， 从而使得最终的平均码长很小。 ;１．按压缩技术所依据和使用的数据理论和计算方法进行分类： 统计编码（Statistical Coding） 根据像素灰度值出现概率的分布特性而进行的压缩编码叫统计编码。 预测编码（Predict Coding） 基于图像数据的空间或时间冗余特性，用相邻的已知像素（或像素块）来预测当前像素（或像素块）的取值，然后再对预测误差进行量化和编码。 变换编码（Transform coding） 将空间域上的图像变换到另一变换域上，变换后图像的大部分能量只集中到少数几个变换系数上，采用适当的量化和熵编码就可以有效地压缩图像。 ;冗余度压缩（Redundancy Reduction） 完全除去或尽量除去原数据中重复和冗余的部分，保 证不丢失有用信息， 从而保证被压缩了的数据还原后与压缩前的原数据完全一致，可逆压缩又称无失真编码,用于文本、程序等。;3．按压缩方法进行分类;4．按失真与否进行分类 无失真压缩： 经压缩后再恢复图像与原图像无任何区别， 一般压缩倍数 2 有限失真压缩： 单帧（静）4～20倍。图像序列（x、y、t）50～200倍 ;7．从处理图像的维数出发 行内编码 帧内编码 帧间编码;像素编码;子带编码;7. 3 ＰＣＭ编码;PCM 编码的基本原理;图像;PCM 编码的量化噪声 ; 由量化带来的噪声可分为量化噪声和过载噪声。以正弦波输入为例，输入幅度较大和输入幅度较小时的量化噪声如图所示。 (a)是输入信号超过编码范围时的量化噪声和过载噪声的形成； (b) 是信号未超过编码范围，只有量化噪声的情况。;; 在PCM 编码中，量化噪声主要取决于码的位数，码位数越多（即量化阶数多）量化噪声的功率越小。一个量化阶的电压可由下式表示：;; (5—8);式中 Ns 为过载噪声，x 是输入信号值，p(x)为输入幅度的概率密度。如果用信噪比作为客观保真度准则的话，可推得PCM 编码在均匀量化下的量化信噪比如下：;因为 ;由信噪比的概念，则： ; 由式(5—11)可见，每增加一位码可得到6dB的信噪比得益。 值得注意的是量化噪声不同于其他噪声，它的显著特点是仅在有信号输入时才出现，所以它是数字化中特有的噪声。一般情况下，直接测量比较困难。;编码器、译码器 ; 线性PCM 编码 一般采用等长码，也就是说每一个码字都有相同的比特数。其中用得最为普遍的是自然二进码，也有用格雷码的。以M=8为例的自