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图像的编码技术 图像编码的研究背景 —— 通信方式改变带来的需求 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 图像编码的研究背景 —— 通信方式改变带来的需求 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。 图像编码的研究背景 —— 海量数据带来的需求 数码图像的普及，导致了数据量的庞大。 图像的传输与存储，必须解决图像数据的压缩问题。 彩色视频数据量分析 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 播放时，需要221Mbps的通信回路。 彩色视频数据量分析 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0.045， 即0.36bit/pixel。 存储： （按1张光盘可存640M计算） 如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放23秒的数据。存2小时的信息则需要压缩到原来数据量的0.0004，即：0.003bit/pixel。 传真数据量分析 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的数据量为： 1654*2337*1=3888768bit =390K 按目前56.6K的电话线传输速率，需要传送的时间是：67.5秒 讨论的内容 数据的冗余 图像压缩编码简介 行程编码 Huffman编码 DCT变换编码 混合编码 数据的冗余 —— 基本概念 我们从一个互动游戏来体会数据冗余的概念。 在下面的例子中，用一种最好的方式来发送一封电报。 数据的冗余 —— 基本概念 你的妻子，Helen，将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。 (23*2+10=56个半角字符) 你的妻子将于明天晚上6点零5分在虹桥机场接你 (20*2+2=42个半角字符） Helen将于明晚6点在虹桥接你 (10*2+6=26个半角字符） 数据冗余 —— 描述上的冗余 图像冗余 —— 数据冗余的压缩 图像冗余无损压缩的原理 图像冗余 —— 数据冗余的压缩 图像冗余有损压缩的原理 图像冗余 —— 实际图像中的数据冗余 实际图像中冗余信息的表现（灰度图） 图像冗余 —— 视觉冗余的压缩 图像的视觉冗余 （彩色） 图像压缩原理 由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，所以压缩方式就可以从这两方面着手开展。 改变图像信息的描述方式，以压缩掉图像中的数据冗余。 忽略一些视觉不太明显的微小差异，以压缩掉图像中的视觉冗余。 图像的压缩编码 第一代压缩编码八十年代以前，主要是根据传统的信源编码方法。 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。 图像的压缩编码 图像的压缩编码 行程编码(RLE编码)——基本概念 行程编码是一种最简单的，在某些场合是非常有效的一种无损压缩编码方法。 虽然这种编码方式的应用范围非常有限，但是因为这种方法中所体现出的编码设计思想非常明确，所以在图像编码方法中都会将其作为一种典型的方法来介绍。 行程编码 —— 基本原理 通过改变图像的描述方式，来实现图像的压缩。 将一行中灰度值相同的相邻像素，用一个计数值和该灰度值来代替。 行程编码 —— 实现方法 举例说明：a=100,b=1,c=23,d=254  aaaa bbb cc d eeeee fffffff 4 3 2 1 5 7 (共22*8=176 bits) ? 4a3b2c1d5e7f (共12*8=96 bits) 压缩比为：176：96=1.83:1 行程编码——传真中的应用方法 传真件中一般都是白色比较多，而黑色相对比较少。所以可能常常会出现如下的情况： 500W 3b 470w 12b 4w 3b 3000