第十章图像压缩-数字图像处理与机器视觉介绍.ppt

作业： 1.有如下信源x， u1 u2 u3 u4 u5 u6 u7 u8 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 其中：P1＝0.19, P2＝0.20, P3＝0.03, P4＝0.22, P5＝0.15, P6＝0.02, P7＝0.06, P8＝0.13。 （1）将该信源进行哈夫曼编码，求出码字，平均 码长，编码效率。 ⑵ 对码串001000101101111解码。 X＝ 哈夫曼编码效率 信源熵为： H=-∑Pilog2Pi =-(0.19log20.19+0.2log20.2 +0.03log20.03+0.22log20.22+0.15log20.15+0.02log20.02+0.06log20.06+0.13log20.13) =2.7016比特/符号 平均码字长度：R=∑βiPi R= ∑βiPi =0.19×3+0.2 × 2+0.03 × 5+0.22 × 3+0.15 × 3+0.02 × 5+4 × 0.06+3 × 0.13 =2.74比特/符号 编码效率：η=H/R(%) η=H/R=2.7016/2.74=98.6% 霍夫曼解码 例：编码串001000101101111进行霍夫曼解码。 首先按照顺序编历霍夫曼树，遇到00，对应像素1，故解码得1； 接着解码得编串变为1000101101111，遇到10001，对应系数2，故解码得2； …… 因此求得编码串的解码结果为5个像素值1,2,3,7,0 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * * 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： 在这种情况下，另一个客观保真度准则——重建图像的均方信噪比如下式表示： 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。 (2) 主观保真度准则 评分 评价 说明 1 优秀的 优秀的具有极高质量的图像 2 好的 是可供观赏的高质量的图像，干扰并不令人讨厌 3 可通过的 图像质量可以接受，干扰不讨厌 4 边缘的 图像质量较低，希望能加以改善，干扰有些讨厌 5 劣等的 图像质量很差，尚能观看，干扰显著地令人讨厌 6 不能用 图像质量非常之差，无法观看 另外一种方法是规定一种绝对尺度，如： 表6.1 电视图像质量评价尺度 图像信息源 图像预处理 图像信源编码 信道编码 调制 信道传输 解调 信道解码 图像信源解码 显示图像 7.图像的压缩模型 二.DCT变换与量化 常见频 域变换 K-L变换 小波变换 离散傅里叶变换 沃尔什-哈达玛变换 离散余弦变换（DCT） DCT变换后系数均为实数，且低频系数集中在矩阵的左上角，高频系数分布在右下角，广泛应用于图像压缩。 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。 测试图像及其DCT变换 DCT变换原理 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。