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数字图像处理与分析基础第七章图像编码技术新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材ISBN7-5084-2930-3整理发布

第七章图像编码ImageCoding压缩目的基本方法图像编码标准基本原理

7.1编码的目的数字图像处理与分析基础减少数据量：存储量、传输时间例1:一般彩色电视信号,YIQ色空间中各分量的带宽分别为4.2MHz、1.5MHz、0.5MHz，采样原理，采样频率=2倍原始信号频率，量化为8bit，1秒钟的数据量为(4.2+1.5+0.5)*2*8=99.2MBits，约为100Mbits/S，1GB的CD-ROM存1分钟的原始电视节目。HDTV数据量约为1.2GBits/S，1GB存6秒钟HDTV。彩色静止图像：3*1024*1024*8=3MB，0102

图像通信的一般过程数字图像处理与分析基础图像通信图像显示或存储图像采集01信源解码信源编码02信道解码信道编码03

基本概念数字图像处理与分析基础信源“信源编码”的主要任务是利用一定的编码方法降低数码率，即比特率。信道信息在传输中要增加可靠性、抗干扰能力，就要进行“信道编码”，此时要进行奇偶校验等检测，需要增加比特数。抗干扰能力越强，增加的比特数就越多。需要传输或存储的原始信息称为“信源”。包括语音、图像、视频等信息源。信息传输的通路；12345

图像编码压缩要研究的主要内容数字图像处理与分析基础与信源模型有关语音，线性模型信源压缩方法采样速率（每秒样本数）乘以样本精度（比特/样本）比特率平方误差准则基于主观感受的逼真度准则逼真度准则或失真度准则

编码准则数字图像处理与分析基础均方根信噪比：输入图像f(x,y),输出g(x,y),x,y=0,1,2,…,N-1,保真度准则：主观保真度准则、客观保真度准则。客观保真度准则：图像均方误差、均方根信噪比。（1）均方误差：（3）压缩比=原图像编码每个象素平均所需bit数/压缩后象素平均所需bit数

主观保真度准则数字图像处理与分析基础

7.2图像压缩的基本原理数字图像处理与分析基础I=D-du,I（信息量），D（数据量），du（冗余量）保留意义完全的信息，支持查询与检索。冗余(redundancy)信息和不相干(irrelevancy)的信息。压缩的根据：图像数据量信息量

压缩率数字图像处理与分析基础用n1表示一幅图像原来的数据量，n2表示压缩后的数据量，01压缩率Cr定义为：Cr=n1/n2 （7-2）01冗余量Rd可表示为：Rd=1-1/Cr （7-2）01

7.2.2数据冗余的类型数字图像处理与分析基础01编码冗余02像素间冗余03心理视觉冗余

1、编码冗余（信息熵冗余）数字图像处理与分析基础No.1“码本”是表示一组信息或一组事件的一系列符号（如字母、数字等）。其中对每个信息或事件所赋予的符号成为“码字”，每个码字含有的基本符号的个数称为“码长”。No.2设l(rk)为码字rk的码长，在二进制表示时称为“比特数（bits）”，Pr(rk)为码字的出现概率。若编码系统共有L种不同的码字，则系统可获得的平均比特数为：

自然码，如表示256个不同的灰度级，就用8bits的等长的二进制数据来编码每一个灰度级，这样系统的平均码长就是8bits。定理：当l(rk)根据pr(rk)降序设计成变长编码的形式时，平均码长最小。

等长编码与非等长编码比较数字图像处理与分析基础

2、像素间冗余数字图像处理与分析基础（1）空间冗余：规则物体和规则背景的表面物理特性具有相关性。空间冗余时间冗余（2）时间冗余：序列图像像素的灰度级和颜色之间具有相关性，随机场模型

结构冗余：纹理结构知识冗余：人脸的固定结构。空间冗余、时间冗余又称统计冗余，将图像信号作为概率信号时的统计特性。

3、心理视觉冗余数字图像处理与分析基础视觉系统非线性、非均匀01.分辨率约26，图像量化2802.动态图像的视觉延迟现象03.

7.2.3编码方法的分类数字图像处理与分析基础由压缩数据恢复的图像与原始图像的差别“可逆压缩”：编码的数据可完恢复出原始图像“熵编码”（EntropyCoding），“无失真编码”、“无误差编码”（ErrorFreeCoding）、无噪声编码”(Noiseless)、“冗余度压缩”（RedundancyReduction）、“数据紧缩”（DATACompactionLosslessBit-Preserving）。“不可逆压缩”：“有失真编码”（lossyCoding），采用这类编码方法，由编码数据恢复的图像与原始图像有区别，图像编码产生的误差与编码的方法以及压缩比等因素有关。

三大经典编码方法1、“第一代”编码技术数字图像