3.3-通信技术基础-图像.pptVIP

第3-*页 ■ 通信技术基础课程 图像是日常生活中常见和重要的信源 是通过视觉获取到的外部信息； “图”是物体反射或透射光的分布，它是客观存在的； “像”是人的视觉系统所接收的图在人脑中所形成的印象或认识。 1.图像信号及数字化 1.1 光的分布特点： 光的分布有强弱差别，也就是有明暗之分； 光的分布有颜色差别，也就是通常所说的色度 1.2 人眼视觉特性 1.图像信号及数字化 低通线性特性，分辨率有限，带通线性特性，专注细节； 对亮度的响应具有对数非线性性质，动态范围大 ； 对亮度信号的分辨率大于对色度信号的分辨率 ； 容易感觉到边缘的位置变化，而容易忽略背景、纹理等信息； 有视觉暂留特性，当光的分布随时间变化太快时，人眼不能分辨 ； 对不同的颜色不有同的敏感度，其中黄绿色对人眼的视觉感度最高 1.3 图像的数字化 1.图像信号及数字化 为了便于数字存储和传输，图像信号也要实现数字化; 图像的数字化和语音的数字化一样，也要经过抽样、量化和编码的过程，但与语音的数字化有着明显的不同 ； 图像是空间二维的，在数字化时应该是二维采样。 分辨率 如果将图像看成是空间上连续的矩形区域，并将该区域划分成M×N个矩形格，每个格子用一个幅度值表示，这一过程称之为晶格采样。这种图称为点阵图 色深—颜色分辨率 色深 1.图像信号及数字化 1.图像信号及数字化 时间采样率 时间采样率，也就是通常所说的帧率，理论上来说图像可以随时间变化非常快，也就是帧率要求很高，但人眼的视觉暂留时间是0.1秒，只要帧率大于20以上，人眼基本感觉不出来，所以活动图像的时间采样率大多在20~30之间。 2.图像压缩编码的基本技术 图像数字化后与原图是否有区别？ 图像质量衡量标志 图像逼真度 — 与原图像不像 图像可懂度 — 提供信息的能力 分辨率、色深、帧率是否越大越好？ 如侦察卫星在对地侦察时，拍照范围大概是30海里时见方，当分辨率为0.5米时，每像素点用16色表示时，文件大小为： （30*1000*1.85/0.5）2*4/8=6.16*109(字节) 图像文件太大，需要进行压缩！ 图像在空间和时间中存在冗余 图像中存在“不重要”的信息 图像压缩编码的方式和分类 去除这些冗余度的压缩 —无损压缩， 可以完整恢复出原图像； 去除不敏感的“次要”信息 — 有损压缩， 只能近似恢复出原图像。 2.图像压缩编码的基本技术 如何压缩？ 图像的数字化过程中压缩， 数字化完成后再做数据压缩。 图像信号的表示 (i) RGB (ii) Y(亮度信号) Cr、Cb(两个色差信号) RGB 到Y Cr Cb的转换 Y = 0.59G + 0.30R + 0.11B Cr = R – Y Cb = B – Y 2.图像压缩编码的基本技术 2.1 子采样 子采样的依据 人眼对色度信号的敏感程度比对亮度信号的敏感程度低； 人眼对图像细节的分辨能力有一定的限度，利用这个特性可以把图像中的高频信号去掉而使人不易察觉。 2.图像压缩编码的基本技术 4:4:4采样方式（非子采样方式） 4:2:2的子采样方式 4:1:1的子采样方式 原理：基于简单的编码数据原则，即：重复的数据值序列（或称为“流”）可以用一个重复次数和单个数据值来代替。 游程（Run）：重复的数据值序列 使用场合：信源中含很多长游程 R T A A A A A A A A S D E E E E E 2.图像压缩编码的基本技术 2.2游程长度编码 编码方式：一种常用的格式是由一个控制符、一个重复次数字节和一个被重复的字符构成的3字节码字。 显然，重复字符数大于3时，采用这种编码方式的RLE编码效率才高，因为一个游程至少需要3个符号来表示。 控制符 重复次数 被重复字符 2.图像压缩编码的基本技术 编码：将编码对象中的游程用前面介绍的3字节格式代替 例： 编码后： R T A A A A A A A A S D E E E E E € 8 A € 5 E 2.3 熵编码（ Huffman编码） 是一种基于信号统计特性的编码技术。 基本原理：对出现概率大的信息符号编短码字，对出现概率小的信息符号编长码字，最终的平均码长小 。 应用场合：事先知道或是很容易确定信源中各个符号的出现概率。 是一种无损压缩编码 2.图像压缩编码的基本技术 例：设信源由A B C D 六个符号构成，各符号统计概率分布如下表所示 2.图像压缩编码的基本技术 字符 A B C D 编码 00 01 10 11 均匀编码 字符 A B C D 编码 10 100 0 101 熵编码 平均码长: 1*0.5+2*0.4+3*0.05*2=1.6 2.4 变换域