06-图像编码.ppt

6.1 图像编码概述 (a)彩色视频信息 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 = 221.12Mbit 所以播放时，需要221Mbps的通信回路。 参考数据：宽带网为512K,电话线为56K。 存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放2.89秒的数据。 (b)传真数据 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的内容的数据量为：3888768bit 按目前14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分） 按每分钟4元计算：18元 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+3=43个半角字符） Helen将于明晚6点在虹桥接你。 (10?2+7=27个半角字符） 图像冗余无损压缩的原理 图像冗余有损压缩的原理 6.1.5 图像编码评价 1. 算法的编码效率 2. 编码图像的质量 3. 算法的适用范围 4. 算法的复杂程度 哈夫曼编码的特点： 1）哈夫曼编码构造出来的编码值不是唯一的。原因是在给两个最小概率的图像的灰度值进行编码时，可以是大概率为“0”，小概率为“1”，也可相反。当两个灰度值的概率相等时，“0”、“1”的分配也是人为定义的，这就造成了编码的不唯一性。但不影响解码的正确性。 2）当图像灰度值分布很不均匀时，哈夫曼编码的效率就高。当信源概率是2的负幂次方时，编码效率为100％，而在图像灰度值的概率分布比较均匀时，其编码效果最差。 3）哈夫曼编码必须先计算出图像数据的概率特性形成编码表后，才能对图像数据编码，因此，哈夫曼编码缺乏构造性。即不能使用某种数学模型建立信源符号与编码之间的对应关系，而必须通过查找的方法，建立起他们之间的对应关系。如果信源符号很多，那么码表就会很大，这势必会影响到存储与传输。 常用的且有效的方法是： 将图像分割成若干的小块，对每块进行独立的Huffman编码。例如：分成8×8 的子块，就可以大大降低不同灰度值的个数（最多是64而不是256）。 定长编码：编码的行程长度所用的二进制位数固定。 变长行程编码：对不同范围的行程长度使用不同位数的二进制位进行编码。使用变长行程编码需要增加标志位来表明所使用的二进制位数。 1) 图像数据以字节为单位进行编码的，每行填充到偶数字节. 2) Pcx文件规定编码时的最大行程长度为63，如果行程长度大于63，则必须分多次存储。对于长度大于1的行程，编码时先存入其行程长度（长度L加上192即0xC0），再存入该行程的代表值，行程长度和行程的代表值分别占一字节。 3) 如果遇到不重复的像素值，如果该像素值小于等于0xC0,则直接存入该像素值。否则首先存入一个0xC1,然后再存入该像素值。这样做是为了避免该像素值被误认为是数据长度。 4) 对于连续重复的像素值，统计其连续出现的次数iCount（最大取值为63），先存入长度信息（iCount | 0xC0),然后再存入像素值。如果连续次数超过63次，则必须分多次处理。例如，连续132个0x98，编码时必须分三次处理，编码结果为：0xFF 0x98 0xFF 0x98 0xC6 0x98。 6.7 预测编码 图像压缩国际标准 1） 顺序式（Sequential）DCT方式： 　　从左到右、从上到下对图像顺序进行基于离散余弦变换（DCT）的编码。DCT理论上是可逆的，但在计算时存在误差，因而基于DCT的编码模式是一种有损编码。 2） 渐进式（Progressive）DCT方式： 　　基于DCT，对图像分层次进行处理，从模糊到清晰地传输图像（与GIF文件的交错方式类似）。有两种实现方法，一种是频谱选择法，即按Z形扫描的序号将DCT量化序数分成几个频段，每个频段对应一次扫描， 每块均先传送低频扫描数据，得到原图概貌，再依次传送高频扫描数据，使图像逐渐清晰；另一种是逐次逼近法，即每次扫描全部DCT量化序数，但每次的表示精度逐渐提高。 3） 无失真（Lossless）方式： 　　使用线性预测器，如DPCM， 而不是基于DCT。 4） 分层（Hierarchical）方式： 　　在空间域将源图像以不同的分辨率表示，每个分辨率对应一次扫描， 处理时可以基于DCT或预测编码，可以是渐进式，也可以是顺序式。 一、MPEG-1视频压缩标准