图像的编码与压缩.ppt

的编码与压缩数据压缩最初是信息论研究中的一个重要课题，在信息论中数据压缩被称为信源编码。但近年来，数据压缩不仅限于编码方法的研究与探讨，己逐步形成较为独立的体系。它主要研究数据的表示、传输、变换和编码方法，目的是减少存储数据所需的空间和传输所用的时间。1.为什么要压缩？存储VCD640MB传输：Cable1.5~10MbsATMupto34MbsMobileCommunication10Kbs~1Mbs(3)播放速度一、引言图像数据的特点之一是信息量大。以像幅为23cm×23cm的航摄影像为例，若按采样间隔25um、每象素8bit扫描，其数据量为84.5MB；一颗卫星每半小时发回—次全波段(五个波段)数据，每个波段图像大小为2292×2190字节约4.90MB，每天的数据量高达1.2GB。如此海量数据需要巨大的存储空间。在多媒体中，海量图像数据的存储和处理是难点之一。根据计算，一张600M字节的光盘，能存放20秒左右的640×480像素的图像画面信息，如不进行编码压缩处理，多媒体信息保存有多么困难是可想而知的。在现代通信中，图像传输已成为重要内容。除要求设备可靠、图像保真度高以外，实时性将是重要技术指标之一。很显然，在信道带宽、通信链路容量一定的前提下，采用编码压缩技术，减少传输数据量，是提高通信速度的重要手段。没有图像编码压缩技术的发展，大容量图像信息的存储与传输是难以实现的，多媒体、高速信息公路等新技术在实际中的应用会碰到很大困难。2.为什么能压缩？因为一般图像中，存在很大的冗余度。因此图像信息的压缩是可能的。但到底能压缩多少，除了和图像本身存在的冗余度多少有关外，很大程度取决于对图像质量的要求。例如广播电视要考虑艺术欣赏，对图像质量要求就很高，用目前的编码技术，即使压缩比达到3∶1都是很困难的。而对可视电话，因画面活动部分少，对图像质量要求也低，可采用高效编码技术，使压缩比高达1500∶1以上。目前高效图像压缩编码技术已能用硬件实现实时处理，在广播电视、工业电视、电视会议、可视电话、传真和互连网、遥感等多方面得到应用。有损压缩（不可逆压缩）：只能对原始图像进行近似的重建，而不能精确的复原，适合大数工用于存储数字化了的模拟数据。压缩比大，但有信息损失。04无损压缩（冗余度压缩、可逆压缩）：是一种在解码时可以精确地恢复原图像，没有任何损失的编码方法，但是压缩比不大，通常只能获得1~5倍的压缩比。用于要求重建后图像严格地和原始图像保持相同的场合，例如复制、保存十分珍贵的历史、文物图像等；03图像编码压缩的方法目前有很多，其分类方法根据出发点不同而有差异。01根据解压重建后的图像和原始图像之间是否具有误差（对原图像的保真程度），图像编码压缩分为无误差（亦称无失真、无损、信息保持）编码和有误差（有失真或有损）编码两大类。02二、图像编码的分类在一个逐行存储的图像中，具有相同灰度值的一些象素组成的序列称为一个行程。在编码时，对于每个行程只存储一个灰度值的码，再紧跟着存储这个行程的长度。这种按照行程进行的编码被称为行程编码（RunLengthEncoding）。行程编码对于仅包含很少几个灰度级的图像，特别是二值图像，比较有效。2.1无损编码行程编码（RLE）LZW编码LZW编码是由Lemple和Ziv提出并经Welch扩充而形成的无损压缩专利技术。在对文件进行编码时，需要生成特定字符序列的表以及对应的代码。每当表中没有的字符串出现时，就把它与其代码一道存储起来。这以后当该串再次出现时，只存储其代码。实际上，字符串表是在压缩过程中动态生成的，而且由于解压缩算法可以从压缩文件中重构字符串表，因而字符串表也不必存储。Huffman编码Huffman编码是50年代提出的一种基于统计的无损编码方法，它利用变长的码来使冗余量达到最小。通过一个二叉树来编码，使常出现的字符用较短的码代表，不常出现的字符用较长的码代表。静态Huffman编码使用一棵依据字符出现的概率事先生成好的编码树进行编码。而动态Huffman编码需要在编码的过程中建立编码树。由于Huffman编码所得到的平均码字长度可以接近信源的熵，因此在变长编码中是最佳的编码方法，故也称为熵编码。2.2有损编码量化将图像用较少的灰度级别来表示是最简单的减小数据量的方法，这种方法就是标量量化方法。更一般的情况是，针对连续量的采样过程，量化是用有限个状态来表示连续值。预测编码预测编码根据数据在时间和空间上的相关性，根据统计模型利用已有样本对新样本进行预测，将样本的实际值与其预测值相减得到误差值，再对误差