第10章_图像编码_无损编码.ppt

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1、第十章图像编码10.1图像编码概述10.2无损编码10.3有损编码10.4JPEG编码实例10.1图像编码概述10.1.1图像编码的必要性和可行性1.必要性图像的数据量非常大。2.可行性图像数据是高度相关的，即存在冗余（Redundancy）信息。数字图像的冗余主要表现为以下几种形式：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、信息熵冗余、结构冗余和知识冗余。10.1.2图像编码方法的分类有损压缩和无损压缩；熵编码、预测编码、变换编码和混合编码等。10.2无损压缩编码10.2.1Huffman编码(略)10.2.2香农-范诺(Shannon-Fan

2、non)编码(略)10.2.3行程长度编码(RunLengthEncoding,RLE)(略)10.2.4LZW编码1.词典编码的两种思想（1）寻找正在压缩的字符序列是否在以前输入的数据中出现过，用已出现过的字符串替代重复的过程，它的输出为指针。（2）从输入的数据中创建一个“短语词典（Dictionaryofthephrases）”，它可以是任意字符的组合。在编码过程中，当遇到词典中已出现的“短语”，则输出“短语”的索引号。LZW编码属于第二种编码思想。LZW编码（1）相关术语字符流（charstream）：被编码的数据序列；字符（cha

3、racter）：字符流中的基本数据单元；前缀（prefix）：在一个字符之前的字符序列；缀-符串（string）：前缀＋字符；码字（codeword）：码字流中基本数据单元，代表词典中的一串字符；码字流（codestream）：编码器输出的数据序列；词典（dictionary）：缀-符串表；当前前缀（currentprefix）：当前正在处理的前缀，用P表示；当前字符（currentcharacter）：当前前缀之后的字符，用C表示；当前码字（currentcodeword）：译码过程中当前正在处理的码字；前缀根（root）：字符流中的所

4、有单个字符串。（2）LZW的编码算法具体步骤：词典初始化过程；当前字符（C）:=码字流中第一个字符；判断缀-符串P+C是否在词典中；若是，P:=P+C（用C扩展P）；若否：把代表当前前缀P的码字输出到码字流；把缀-符串P+C添加到词典；令P:=C（现在的P仅包含一个字符C）;判断字符流中是否还有字符要编码；若是，返回2)；若否：把代表当前前缀P的码字输出到码字流；结束。（3）LZW的编码实例输入字符流：ababcbababaaaaaaa…………………………输出码字流：(1)(2)(4)(3)(5)(8)(1)(10)(11)(1)……………

5、……LZW编码流程图初始化词典P=NULLC:=下一个字符P+C是否在词典中输出P的码字P+C添入词典P:=C是否结束结束P:=P+C是否是否3.LZW译码（1）相关术语当前码字（currentcodeword）：译码过程中当前正在处理的码字，用cw表示；当前缀-符串：用string.cw表示；先前码字（previouscodeword）：用pw表示；先前缀-符串：用string.pw表示。（2）LZW的译码算法具体步骤：词典初始化过程（使之包含所有前缀根）；当前前缀P为空；当前字符（C）:=字符流中下一个字符；输出当前缀-符串string

6、.cw到字符流；先前码字pw:=当前码字cw；当前码字cw:=码字流中下一个码字；判断当前缀-符串string.cw是否在词典中；若是：把string.cw输出到字符流；P:=pw；C:=cw中的第一个字符；P+C添加到词典中；若否：P:=pw；C:=pw中的第一个字符；P+C输出到字符流，然后添加到词典中；判断解码是否结束；若否，返回步骤4)；若是，结束程序。（3）LZW的译码实例输出码字流：(1)(2)(4)(3)(5)(8)(1)(10)(11)(1)…………………输入字符流：ababcbababaaaaaaa…………………………10

7、.2.5算术编码算术编码在图像数据压缩标准中扮演了重要的角色。在算术编码中，消息用0到1之间的实数进行编码，算术编码用到两个基本的参数：符号的概率和它的编码间隔。符号00011011概率0.10.40.20.3初始编码间隔[0,0.1)[0.1,0.5)[0.5,0.7)[0.7,1)假设信源符号为{00,01,10,11}，这些符号的概率分别为{0.1,0.4,0.2,0.3}上面的信息可综合在下表中。假设二进制消息序列的输入为：10001100101101。算术编码示意图StartN=StartB+LeftC×LEndN=StartB+

8、RightC×L步骤输入符号编码间隔编码判决110[0.5,0.7)符号的间隔范围[0.5,0.7)200[0.5,0.52)[0.5,0.7)间隔的第一个1/10311[0.