4图像编码研究.ppt

为什么需要压缩： 举例1：一张A4 210mm×297mm 大小的照片，若用中等分辨率 300dpi 的扫描仪按真彩色扫描，其数据量为多少？（注：dpi表示每英寸像素，1英寸＝25.4mm） 若按每像素3个字节计算，上述结果为约?M 举例2：目前的WWW互联网包含大量的图像信息，如果图像信息的数据量太大，会使本来就已经非常紧张的网络带宽变得更加不堪重负（World Wide Web变成了World Wide Wait） 视频数据量： 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：? 实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的? 存储： 1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放?秒的数据 可见，单纯依靠增加存储器容量和改善信道带宽无法满足需求，必须进行压缩 数据冗余： 设：n1和n2是指原始图像和编码后图像每个像素的平均比特数 压缩率（压缩比）——用于描述图像压缩效果 CR n1 / n2 其中，n1是压缩前的数据量，n2是压缩后的数据量 相对数据冗余： RD 1 – 1/CR n1-n2 /n2 分为几种冗余： 编码冗余 像素相关冗余 心理视觉冗余 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.编码时一般不利用概率特性就会产生编码冗余. 用符号根据一定规则来表达图像 平均比特数： 用较少的比特数表示出现概率较大的灰度级 用较多的比特数表示出现概率较小的灰度级 由于任何给定的像素值，原理上都可以通过它的相邻像素预测到，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。 例：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 -11 -3 4 1，我们可以对一些接近于零的像素不进行存储，从而减小了数据量 保真度标准——评价压缩算法的标准 客观保真度标准：图像压缩过程对图像信息的损失能够表示为原始图像与压缩并解压缩后图像的函数。 一般表示为输出和输入之差： 两个图像之间的总误差： 均方根误差： 均方信噪比； 客观保真度 客观保真度 压缩―解压缩图的均方信噪比（signal-to-noise ratio，SNR） ： 主观保真度 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、很好等，可以对所有人的感觉评分计算平均感觉分来衡量。 主观保真度 如果将信源所有可能事件的信息量进行 平均码长与熵 平均码长与熵 总 结 习题 1 下列数据冗余方式中，由于像素相关性而产生的冗余方式为 A 编码冗余 B 像素间冗余 C 心理视觉冗余 D 计算冗余 2 对变长码代替自然码时可以减少表达图像所需的比特数，其原理是 A 对各个灰度级随机赋予不同的比特数 B 对各个灰度级赋予相同的比特数 C 对出现概率大的灰度级用较多的比特数表示，对出现概率小的灰度级用较少的比特数表示 D对出现概率大的灰度级用较少的比特数表示，对出现概率小的灰度级用较多的比特数表示 3 设图像灰度共四级，P 0 0.4, P 1 0.3 P 2 0.2, P 3 0.1，用下列哪种方法得到的码平均长度最短 A l 0 l 1 l 2 l 3 B l 0 l 1 2 3 C l 0 l 1 l 2 l 3 D l 0 2l 1 3l 2 4l 3 4 下列因素中与客观保真度有关的是 A 输入图与输出图之间的误差 B 输入图与输出图之间的均方根误差 C 压缩图与解压缩图的视觉质量 D 压缩图与解压缩图的信噪比 5 设一信源符号集为A a1,a2 ,符号产生概率分别为P a1 2/3, P a2 1/3, 则编码方案理论上可达到的最高效率为 A 0.333 B 0.625 C 0.918 D1 6 无失真编码定理确定的是 A 每个信源符号的最小平均码字长度 B每个信源符号的最大平均码字长度 C 各个信源符号的码字长之和的最小值 D各个信源符号的码字长之和的最大值 7 设一个二元信源产生2个符号的概率分别为P b1 1/4， P b2 3/4,信源的熵约为 A 0.5 B 0.6 C 0.7 D 0.8 改动的哈夫曼编码 当需要对大量符号编码时，普通哈夫曼编码计算量会很大，此时可牺牲编码效率来换取编码计算量的减少，常用的方法为截断哈夫曼编码和平移哈夫曼编码。 算术编码具体方法是将被编码的信源消息表示成实数轴0-1之间的一个间隔，消息越长，编码表示的间隔就越小，即这一间隔所 位平面编码 位平面分解 具有mbit