图像压缩章节ppt选编.ppt

第10章 图像压缩; 本章的知识和技术热点; 一.图像压缩理论;1.为什么要进行图像压缩？; 90*60*24*3*512*512*8bit=97,200M。 如一张CD光盘可存600兆字节数据，这部电影光图像（还有声音）就需要160张CD光盘用来存储。 对图像数据进行压缩显得非常必要。 ;2.图像数据压缩的可能性; 设：n1和n2是在两个表达相同信息的数据集中，所携带的单位信息量。 压缩率：——描述压缩算法性能 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 例：CR=20; RD = 19/20;A. 统计冗余： ;等长码：对于一个消息集合中的不同消息，用相同长度的不同码字表示，编解码简单，编码效率不高。;例：如果用8位表示该图像的像素，我们就说该图像存在着编码冗余，因为该图像的像素只有两个灰度，用一位即可表示。;B.像素冗余： ;类??还有： 图像彩色光谱空间的冗余；视频图像信号在时间上的冗余；; 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。;图像压缩的目的;4.图像数据压缩技术的重要指标; 全面评价一种编码方法的优劣，除了看它的编码效率、实时性和失真度以外，还要看它的设备复杂程度，是否经济与实用。 常采用混合编码的方案，以求在性能和经济上取得折衷。 随着计算方法的发展，使许多高效而又比较复杂的编码方法在工程上有实现的可能。;1）办公自动化；2）医学图像处理；3）卫星遥感遥测系统；4）高清晰度电视HDTV；5）可视电话、会议电视；6）移动多媒体图像及视频传输： 彩信业务，手机视频；……凡是涉及到图像数据的传输、交换与存储的领域均要求进行图像数据的压缩。;6.图像编码中的保真度准则; 通常使用的客观保真度准则有输入图像和输出图像的均方根误差；输入图像和输出图像的均方根信噪比两种。 均方根误差: 设输入图像是由N×N个像素组成，令其为f (x ,y)，其中x ,y=0,1,2,…,N-1。这样一幅图像经过压缩编码处理后，送至受信端，再经译码处理，重建原来图像，这里令重建图像为g (x ,y)。它同样包含N×N个像素，并且x ,y=0,1,2,…,N-1。;在0,1,2,…,N-1范围内x,y的任意值，输入像素和对应的输出图像之间的误差可用下式表示：; 如果把输入、输出图像间的误差看作是噪声，那么，重建图像g(x,y)可由下式表示：; 图像处理的结果,大多是给人观看，由研究人员来解释的，因此，图像质量的好坏，既与图像本身的客观质量有关，也与视觉系统的特性有关。 有时候，客观保真度完全一样的两幅图像可能会有完全不相同的视觉质量，所以又规定了主观保真度准则，这种方法是把图像显示给观察者，然后把评价结果加以平均，以此来评价一幅图像的主观质量。 ;评分;图像信息源;二.DCT变换与量化; DCT变换原理：将图像分解为8*8的子块或16*16的子块，并对每一个子块进行单独的DCT变换，然后对变换结果进行量化、编码。 随着子块尺寸的增加，算法的复杂度急剧上升，因此，实用中通常采用8*8的子块进行变换，但采用较大的子块可以明显的减少图像分块效应。 ; DCT变换是可逆的，经过反变换，理论上可精确还原原有像素矩阵。但由于浮点精度问题，可能产生舍入误差。因此，在很多场合采用经过改进的DCT整数变换，这样有以下两个好处。 1.采用整数运算，不会有舍入误差的问题； 2.整数运算的代价比乘法要小得多，可以通过整数加减和移位操作完成变换，有利于提高计算效率。 DCT整数变换与原DCT变换的结果有微小差异，但由此引入的压缩效率下降的微乎其微，计算速度却得以大幅度提高。; N*N的像素块经过DCT变换后依然为N*N的块，变换本身没有明显的压缩作用。DCT变换必须与量化配合使用才能得到较好的压缩效果。 可以说，图像压缩的有损压缩的部分主要来自于量化，量过程就是将每一个DCT系数除以一个固定常数，再四舍五入取最接近的整数。由于DCT变换已经将能量集中在块的左上角，很多高频系数非常小，经过量化后变为零，而剩下的系数也很大程度上缩小了动态范围，减小了编码所需的比特数。 量化的特点： 1.对低频分量采用细量化，高频分量采用粗量化； 2.对灰度采用细量化，色度采用粗量化。;预测编码; ※ 无损压缩算法中删除的仅仅是图像数据中冗余的信息，因此在解压缩时能精确恢复原图像，无损压缩的压缩比很少有能超过3：1的,常用于要求