[工学]数字图像处理图像编码.ppt

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?M 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） 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：? 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? 存储： 1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放?秒的数据 可见，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 数据冗余： 设：n1和n2是指原始图像和编码后图像每个像素的平均比特数 压缩率（压缩比）——用于描述图像压缩效果 CR = n1 / n2 其中，n1是压缩前的数据量，n2是压缩后的数据量 相对数据冗余： RD = 1 – 1/CR=(n1-n2)/n2 分为几种冗余： 编码冗余 像素冗余 视觉冗余 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.编码时一般不利用概率特性就会产生编码冗余. 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。 由于任何给定的像素值，原理上都可以通过它的相邻像素预测到，单个像素携带的信息相对是小的。对于一个图像，很多单个像素对视觉的贡献是冗余的。这是建立在对邻居值预测的基础上。 例：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 11 -8 -7 3，我们可以对一些接近于零的像素不进行存储，从而减小了数据量 保真度标准——评价压缩算法的标准 客观保真度标准：图像压缩过程对图像信息的损失能够表示为原始图像与压缩并解压缩后图像的函数。 一般表示为输出和输入之差： 两个图像之间的总误差： 均方根误差： 主观保真度标准：通过视觉比较两个图像，给出一个定性的评价，如很粗、粗、稍粗、相同、稍好、较好、很好等，可以对所有人的感觉评分计算平均感觉分来衡量 图像传输中的压缩模型 源数据编码：完成原数据的压缩。 通道编码：为了抗干扰，增加一些容错、校验位、版权保护，实际上是增加冗余。 通道：如Internet、广播、通讯、可移动介质。 如果将信源所有可能事件的信息量进行 平均码长与熵 总 结 编码方案取决于分组方案的效果是否最佳， 压缩的数据并与一个字典库(库开始是空的)中 步骤1：将词典初始化为包含所有可能的单字 解码步骤 1）读第一个编码code=2H,无输出 2）读code=0H,输出0H对应的a,oldcode=code=0H 3)code=0H,输出0H对应的a,然后将oldcode=0H所对应的字符串“a”加上code=0H对应的字符串的第一个字符”a”,即”aa”添加到字典中，其索引为4H，同时oldcode=code=0H 4)读入code=1H,输出“b”,然后将oldcode=0H所对应的字符串“a”加上code=1H对应的字符串的第一个字符”b”,即”ab”添加到字典中，其索引为5H，同时oldcode=code=1H 5)读入code=6H,由于字典中不存在该索引，将oldcode=1H所对应的字符串“b”加上oldcode=1H对应的字符串的第一个字符”b”,即”bb”添加到字典中，其索引为6H，同时oldcode=code=6H 6)读入code=4H,输出“aa”,然后将oldcode=6H所对应的字符串“bb”加上code=4H对应的字符串的第一个字符”a”,即”bba”添加到字典中，其索引为7H，同时oldcode=code=4H 7)读入code=6H,输出“bb”,然后将oldcode=4H所对应的字符串“aa”加上code=6H对应的字符串的第一个字符”b”,即”aab”添加到字典中，其索引为8H，同时oldcode=code=6H 8)读入code=3H,解码完毕。 解码过程 ①由于LZW算法的关键是通过翻译表来实 算术编码具体方法是将被编码的信源消息表示成实数轴0-1之间的一个间隔，消息越长，编码表示的间隔就越小，即这一间隔所 初始化字符串表 5 H LZW_EOI 4 H LZW_CLEAR 3 H d 2 H c 1 H b 0 H a 索引 字符串 LZW编码实例 aabcabbbbd 输入