第四章-图像数据压缩编码基础-PPT幻灯片.ppt

一、编码与解码;1.定长编码;;2.变长编码;;对4-1的字符序列按表4.3给出的码字分配进行编码,所得的码字序列为： 1111111111011101110110101 0 0;这种对每一种字符分配不同码长的的码字的编码方式称为变长编码，FV编码 一般地，FV编码较FF编码具有较好地数据压缩效果。;3.惟一可解码;;表中给出了4种不同的编码方式 码字1是一种等长的编码方式。码字2~4是三种变长编码的方式。 由码字1编码的码字序列可以惟一地解出编码前的字符序列。这是一种惟一可解码的编码方式。;码字2的编码方式中，虽是变长编码，但在这种编码中，每一个码字是以0作为码字结束的标志的，显然，这也是一种惟一可解码的编码方式。 以码字3进行的编码不是惟一可解码的编码。例如，编码后的码字序列为 010110，它可能有三种不同的解码： 010 110． 010110 010110 d a c a d d b a b c a;4.瞬时可解码; 以码字2进行的编码可实现瞬时解码。在这种码字序列中，每读入一个码字，就能瞬时地解出 设有0101110 这样的码字序列，当读入开始的0时，就能解码为a，随后读人10，又被解码为b，再读人1110 又解码为d，如此下去，其解码结果为 0101110;这种编码的每一个码字都是以0作为结束标志的，便于识别，因此，它能做到“在读入码字的瞬间，就能有效地解码”，称这样的编码为瞬时可解码的编码 用于实际的编码，一定是惟一可解码的编码，若可能，这种编码应尽量是一种瞬时可解码的编码。;二、媒体的数据量;1.文本与图形;2.声音;3.静止图像;4.视频信号;这样的视频信号，其数据量为3164MB。 为了存放这样的视频信号，需要容量为1.44MB的软盘3164张! 数据量列入表4.5进行比较。 ; 媒体;三、压缩编码概述;1.编码定理;图像数据编码通常应包括两部分： (1)信源编码； (2)通信线路编码。 信源字母产生的概率由 P（ai）=Pi（i=1,2,3, …m)决定 数据压缩编码应在信源编码部分进行 通信线路编码主要用于检测由于通信线路产生的失真，并对这种失真进行更正。 ;（2）平均码长L 定义：L=∑Ci·P(ai) （4-3） P(ai)：为信源字母产生的概率 Ci：为分配给ai的码字长度 以ASCII码对4-1式的字符序列编码的平均码长为 L=a的码长× P(a)+b的码长× P(b)+ … =8*1/12+8*1/12+8*1/6+8*1/6+8*1/6+8*1/3 =8bit;以4.3给出的FV编码的平均码长为 L= 4*1/12+4*1/12+3*1/6+3*1/6+3*1/6+1*1/3 =2.5bit 字符序列编码的码字序列长度=平均码长L*字符序列的长度， 所以平均码长越短，数据压缩的效果越好。;（3）信息熵 H=log2N (4-4) 信息熵的单位为bit 对于N选1的系统操作，设N种符号被选中的概率相同，都是P=1/N，根据(4-4)系统的信息量为： H=log2N=log21/P=-log2P (4-5) 若每一种符号被选中的概率不同，设为Pi（i=1,2,3, …N)符号i被选中时，给予的信息量为： Hi=-log2Pi ;由于每一种符号被选中的概率不同，被选中时给予的信息量也不一样 平均信息量： H=-∑Pilog2Pi （4-6） 称H为信息熵 ★ 信息熵表示了系统的复杂性，表示了系统的不确定性和不均匀性。 ;（4）编码定理 对某信源的字母集合 ∣a1,a2,a3, ……,am∣中，ai出现概率为P(ai) 香农指出：平均码长L与P(ai)之间有 L≥ -∑P(ai)·log2P(ai) 的关系 (4-7) 在构成瞬时可解码的编码方式时，应满足 L＜H+1 （4-8）;2.图像数据中的冗余;（2）自然图像 自然图像具有多个灰度级-根据人的视觉特性进行压缩 对于图像中平坦部分出现的亮度变化十分敏感；对于轮廓部分出现的亮度变化则不太敏感 根据人们的视觉特点，可以忽视人们所不易感觉的某些数据，并以此进行数据压缩，这种忽视不影响人们对图像的感觉和认识。;这种压缩是一种失真压缩，因为压缩数据中，忽视了图像中的某些细节，从压缩数据不可能完全恢复原图像数据-不可逆压缩 （3）数据间的相关性 自然界的许多图像都是一种连续变化的图像 这种图像的一个重要特点就是相邻的像素数据是相关的，彼此间的变化不大 相邻两像素间亮度变化一般都在1/100左右;（4）时间的冗余 在运动图像中，如果图像的运动速度比较缓慢，不仅一帧图像中的相邻的两像素是相关的，相邻的两帧图像也是相关的，它表示在