哈夫曼编码方法Huffman.PPT

6 静止图像编码国际标准JPEG 编码比特率与质量因子 通常在图像传输时要求固定比特率，JPEG通过设定一个质量控制因子Q，在量化时用该因子与量化表中的量化步长相乘作为实际的量化步长。 则要求较高比特率时，Q取较小值如0.1；否则取大值。Q与比特流一起传送给解码端。 6 静止图像编码国际标准JPEG 压缩率9.2 6 静止图像编码国际标准JPEG 压缩率18.4 6 静止图像编码国际标准JPEG 压缩率51.6 7 图像压缩编码新进展 H.261：用于电视电话和电视会议；码率128kbps——384kbps； MPEG1：用于数字存储媒体（如VCD），码率为1——1.5Mbps，适合通讯网络； MPEG2：用于数字电视和高清晰度电视（如CCTV Ch 5），码率为1.5——30Mbps； MPEG4：用于64Kbps以下带宽的音视编码，实现基于内容的编码； 其他编码方法：子带编码、小波编码JPEG2000、分形编码和基于模型的编码等。 要点总结 掌握基本压缩技术的分类和他们各自的基本原理； 掌握熵编码的Huffman和香农编码方法； 掌握白块跳过编码和行程长度编码； 掌握预测编码技术，及无失真和有失真预测编码的区别； 掌握变换编码技术； 了解JPEG标准的基本步骤，并能解释之。 上机实习 阅读有关Jpeg压缩标准的相关文献，利用Jpeg的源码实现图像的压缩存储（将bmp格式图像转成jpeg文件格式）。 习题 1）设某一幅图像共有8个灰度级，各灰度级出现概率分别为： 试对此图像进行Huffman编码和香农编码。并比较两种编码方法的效率。 习题 2）设有一幅8×8图像，其灰度级分布见图所示。 （1）对该图像进行Huffman编码，并计算编码效率和压缩比； （2）对该图像的差分图像进行Huffman编码，并计算编码效率和压缩比； （3）比较（1）（2）的结果。 * 加DPCM编码器和解码器框图 4 预测压缩技术 1）基本思想 图像相邻像素间存在很强的相关性，通过观察其相邻像素取值，可以预测一个像素的大概情况。 预测值和实际值存在误差，称为预测误差。 预测误差的方差必然比原图像像素的方差小，因此对预测误差进行编码必然压缩其平均码长。 对预测误差进行编码的技术称为DPCM（差分脉冲编码调制）。 请结合熵的定义思考这个结论 4 预测压缩技术 2）预测误差的熵编码 对比一幅图像和其差分图像的标准差和熵。 从Lenna和Bob的差分图像的直方图看： 不同图像的差分图像直方图分布形态大致相同，只是方差有所不同。 4 预测压缩技术 Lenna 差分图象 4 预测压缩技术 Bob 差分图象 4 预测压缩技术 3）DPCM预测编码 预测器的阶数 对当前像素进行预测的像素集合中的像素个数，称为预测器的阶数。 理论上预测器的阶数越大越好，当阶数大于3时其性能的改变非常有限。 预测器的系数 如一个3阶预测器中，各像素的权重称为预测器的系数。其既可以固定不变，也可以变化。 如何预测? 4 预测压缩技术 4）最佳线性预测 目的：寻找使预测器的某种误差函数为最小的线性预测器； 准则：均方预测误差最小化。 4 预测压缩技术 最常用的一阶DPCM编码器 在实际中最常用的是一阶DPCM编码器，此时有唯一的一个预测系数1。 4 预测压缩技术 为实现无失真编码，通常对差分图像进行熵编码（通常是Huffman编码）； 预测误差熵编码的步骤：建立码表和编码。通常采用一个通用码表，节省建立专用码表时间，由此带来压缩比损失较小； 编码：若对差分图像所有灰度建立码表，则项数较多。通常对－16~16采用Huffman编码，其他直接用前缀＋实际灰度值。 4 预测压缩技术 采用同一扫描行中前几个像素值进行预测，称为一维预测； 采用同一行或前几行像素值进行预测，称为二维预测； 采用前几行和前几帧像素值进行预测，称为三维预测。 4 预测压缩技术 5）有失真预测编码 由于预测误差的方差远比像素取样值小，因此需要对预测误差重新量化。 减少需编码信息符号的数目 4 预测压缩技术 由于量化器存在量化误差，因此带量化器的DPCM系统是有失真预测编码。 4 预测压缩技术 6）最佳量化 由于预测误差满足拉普拉思分布，在量化比特数b确定情况下，根据量化误差的均方值最小原则设计。（参见CH2），从而使判决电平和量化电平满足于 其中量化比特数b确定取决于信噪比。 4 预测压缩技术 自适应量化：将图像分割为图像方块，按各自标准差进行量化。但需要将各块的方差编码发送给接收端。 另一种方法：将图像方块方差大小分为4类：平坦区域，纹理区域，缓变区域和陡峭区域。每一类方块采用不同的量化器。 5 变换压缩技术 1）基本概念 将在空域上描述的图像，经过