图像的编码简介

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1、第 4节  图像编码简介一．图像压缩的基本概念与数字音频类似，数字图像的数据量是非常大的，存贮时会占用大量空间，在数据传输时数码率非常高，这对通信信道及网络都造成很大压力。因此，图像处理的重要内容之一就是图像的压缩编码。图像数据的压缩基于两点：1．原始图像信息存在着很大的冗余度，数据之间存在着相关性，如相邻像素之间颜色的相关性等。2．其次是因为在多媒体系统的应用领域中，人眼是图像信息的接收端。因此，可利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感（视觉掩盖效应），以及人眼对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点实现高压缩比

2、，而解压缩后的图像信号仍有着满意的主观质量。由于人眼对颜色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低，若把人眼刚能分辨的黑白相间的条纹换成不同颜色的彩色条纹，那么眼睛就不再能分辨出条纹来。如图06-04-1所示，等宽的蓝红相间的彩条，蓝绿相间的彩条和黑白相间的条纹比较。使眼睛逐渐远离屏幕，当你分辨不出彩条时，黑白条还能分辨出来。   图06-04-1 亮度和颜色分辨率根据这个原理，利用不同的颜色空间也能压缩图像数据。保持亮度分量的分辨率而把彩色分量的分辨率降低，这样并不会明显降低图像的质量。实际中可以把几个相邻像素

3、的颜色值当作相同的颜色值来处理，也即用“大面积着色原理”，从而减少所需的存贮容量。实际应用中的示例如采用RGB和YUV颜色空间来记录真彩色图像。RGB空间的图像深度为R：G：B＝8：8：8，而YUV空间的图像深度可为Y：U：V＝8：4：4或者是Y：U：V＝8：2：2。后者具体的做法是对亮度信号Y，每个像素都数字化为8bit （256级亮度），而U，V色差信号每四个像素用一个8bit数据表示，即粒度变大，相当于每个像素只用了2bit 数据。这样，将一个像素用24bit表示压缩为用12bit表示，存储空间压缩一倍，压

4、缩比为1：2，而人的眼睛却基本感觉不出来。电视信号的传送就是根据这一原理。由此发展出数据压缩的两类基本方法：一种是将相同的或相似的数据或数据特征归类，使用较少的数据量描述原始数据，达到减少数据量的目的。这种压缩一般为无损压缩。第二类方法是利用人眼的视觉特性有针对性地简化不重要的数据，以减少总的数据量。这种压缩一般为有损压缩，只要损失的数据不太影响人眼主观接收的效果，就可采用。图像压缩的主要参数之一是图像压缩比。图像压缩比的定义与音频数据压缩比的定义类似，即为压缩后的图像数据量与压缩前的图像数据量之比：   显然，

5、压缩比越小，压缩后的图像文件数据量越小，图像质量有可能损失越多。但是，压缩比并不是一个绝对的指标。如图06-04-2所示， 将16M色的真彩图像（图06-04-2A）转变为256色（图06-04-2B），数据量减少了约3倍，压缩比为1：3。当然这时产生了颜色失真，但如果选择原图的颜色范围定义调色板，颜色失真较小，人眼一般都还能接受。如果把图像深度从8位再压缩到4位，也即从256色再压到16色（图06-04-2C），虽然数据量只减少了2倍，压缩比为1：2，但这时的人眼所看到的颜色失真比第一次大得多，效果很差。当然，

6、压缩的效果还与压缩前的图像效果及压缩方法有关。图像效果图像类型压缩比　　　　图A 真彩色图像 　　　　图B256色图像　　　　8/24=1/3　　　　图C16色图像　　　　4/24=1/6图06-04-2  压缩比较数据压缩技术或称为编码技术可以说是一种很复杂的数学运算过程，从1948年Oliver提出PCM编码理论开始，至今已有40多年的历史。随着数字通信技术和计算机科学的发展，编码技术日渐成熟，应用范围越加广泛。基于不同的信号源、不同的应用场合产生了不同的思路和技术的编码方法。二.常用图像编码方法·限失真图像

7、压缩编码·无失真图像压缩编码·具有运动补偿的帧间预测编码·具有运动补偿的帧间内插编码·矢量量化编码·子带编码·小波变换·分层编码·分形编码·模型编码