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第8章数字图像的压缩编码 课程内容 • 与文字信息不同，图像信息占据大量的存 储容量，而且传输的带宽有限 • 本节课我们学习图像编码与压缩： • 图像压缩的基本概念 • 有损压缩和无损压缩 • 统计编码 • 预测编码 图像压缩的基本概念 • 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26M 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 ） 图像压缩的基本概念 • 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： 640*480*24*30=221.12Mb • 在10M带宽网上实时传输的话，需要传输 22.1S • 存储： 1张VCD可存640MB，如果不进行 压缩，1张VCD则仅可以存放23.15秒的数 据 • 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 图像压缩的基本概念 • 熵（Entropy） (w w Lw ) 信息论中信源信息熵的定义： 1, 2, M , 出 现的概率为 p , p Lp Lp ,则熵表达式 1 2 x M 为： M H =− P log P ∑ R 2 R R 1 H表示其像素灰度比特数的统计平均值，即 给出了对此输入灰度级集合进行编码时所需 要的平均位数的下限。 图像压缩的基本概念 • 数据冗余： • 设：n 和n 是指原始图像和编码后图像每个像素的平均 1 2 比特数 • 压缩率（压缩比）——用于描述图像压缩效果 CR = n / n 1 2 其中，n 是压缩前的数据量，n 是压缩后的数据量 1 2 • 相对数据冗余： RD = 1 – 1/CR=(n -n )/n 1 2 2 • 分为几种冗余： • 编码冗余 • 像素冗余 • 视觉心理冗余 编码冗余 • 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。 • 例：如果用8位表示下面图像的像素，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。