图像压缩编码数字图像处理

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1、第6章图像压缩编码图像压缩编码数据压缩与信息论基础图像压缩与编码基本概念信息论基础图像压缩编码无损压缩有损压缩图像压缩编码主要国际标准静止图像压缩编码标准-JPEG运动图像压缩编码标准-MPEG一.图像压缩与编码基本概念为什么要进行图像压缩图像数据压缩的可能性数据冗余图像压缩的目的图像数据压缩技术的重要指标图像数据压缩的应用领域图像编码中的保真度准则信息论基础图像压缩模型1.为什么要进行图像压缩？数字图像通常要求很大的比特数，这给图像的传输和存储带来相当大的困难。要占用很多的资源，花很高的费用。如

2、一幅512*512的灰度图象的比特数为512*512*8=256k再如一部90分钟的彩色电影，每秒放映24帧。把它数字化，每帧512*512象素，每象素的R、G、B三分量分别占8bit，总比特数为90*60*24*3*512*512*8bit=97,200M。如一张CD光盘可存600兆字节数据，这部电影光图像（还有声音）就需要160张CD光盘用来存储。对图像数据进行压缩显得非常必要。2.图像数据压缩的可能性一般原始图像中存在很大的冗余度。用户通常允许图像失真。当信道的分辨率不及原始图像的分辨率时，

3、降低输入的原始图像的分辨率对输出图像分辨率影响不大。用户对原始图像的信号不全都感兴趣，可用特征提取和图像识别的方法，丢掉大量无用的信息。提取有用的信息，使必须传输和存储的图像数据大大减少。设：n1和n2是在两个表达相同信息的数据集中，所携带的单位信息量。压缩率：——描述压缩算法性能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例：CR=20;RD=19/20描述信源的数据是信息量（信源熵）和信息冗余量之和。3.数据冗余1）数据冗余的基本概念A.编码

4、冗余：2）常见的数据冗余在数字图像压缩中，常有3种基本的数据冗余：编码冗余、像素间的冗余以及心理视觉冗余为表达图像数据需要用一系列符号，用这些符号根据一定的规则来表达图像就是对图像编码。对每个信息或事件所赋的符号序列称为码字，而每个码字里的符号个数称为码字的长度。设定义在[0,1]区间的离散随机变量sk代表图像的灰度值，每个sk以概率ps(sk)出现Ps(sk)=nk/nk=0,1,2,…,L-1其中L为灰度级数，nk是第k个灰度级出现的次数，n是图像中像素总个数。设用来表示sk的每个数值的比特数

5、是，那么为表示每个像素所需的平均比特数就是编码所用的符号构成的集合称为码本。等长码：对于一个消息集合中的不同消息，用相同长度的不同码字表示，编解码简单，编码效率不高。变长码：与等长码相对应，对于一个消息集合中的不同消息，也可以用不同长度的码字表示，编码效率高，编码解码复杂。例：如果用8位表示该图像的像素，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。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。B.像素冗余：由于任何给定的像素值，原

6、理上都可以通过它的邻居预测到，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。原始图像越有规则，各像素之间的相关性越强，它可能压缩的数据就越多。例：原图像数据：234223231238235压缩后数据：23411-8-73相同的目标相同的直方图象素间的相关性不同类似还有：图像彩色光谱空间的冗余；视频图像信号在时间上的冗余；一些信息在一般视觉处理中比其它信息的相对重要程度要小，这种信息就被称为视觉心理冗余。(3)视觉心理冗余：33K15

7、K4.图像压缩的目的图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量。在信息论中称为信源编码。图像从结构上大体上可分为两大类，一类是具有一定图形特征的结构，另一类是具有一定概率统计特性的结构。基于不同的图像结构特性，应采用不同的压缩编码方法。5.图像数据压缩技术的重要指标（1）压缩比：图像压缩前后所需的信息存储量之比，压缩比越大越好。（2）压缩算法：利用不同的编码方式，实现对图像的数据压缩。（3）失真性：压缩前后图像存在的误差

8、大小。全面评价一种编码方法的优劣，除了看它的编码效率、实时性和失真度以外，还要看它的设备复杂程度，是否经济与实用。常采用混合编码的方案，以求在性能和经济上取得折衷。随着计算方法的发展，使许多高效而又比较复杂的编码方法在工程上有实现的可能。1）办公自动化；2）医学图像处理；3）卫星遥感遥测系统；4）高清晰度电视HDTV；5）可视电话、会议电视；6）移动多媒体图像及视频传输：彩信业务，手机视频；……凡是涉及到图像数据的传输、交换与存储的领域均要求进行图像数据的压缩。6图像数据压缩的应