图像压缩的算法及其国际标准.pdf

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1、讲座关于图像压缩的算法及其国际标准SummarizationofImageCompressionAlgorithmsandtheInternationalStandards一、图像压缩的意义二、图象压缩的指标三、图像压缩的途径四、图像压缩算法综述五、图像编码标准一、图像压缩的意义一、图像压缩的意义•图像是信息传递的重要媒介；•图像数据非常巨大；fx(,y),x=−0,1,LL,M1;y=0,1,,N−1•f代表图象在(,xy)处的灰度；•CIF格式（256×384）:彩色图像(16bit)，24帧/秒，10天，•压缩倍数：150，需要30G硬盘•图像存储和传输

2、方面的瓶颈。必需进行有效的图像压缩！二、图像压缩的指标二、图像压缩的指标1.编码效率：包括图象压缩比（CR）、每象素所用的比特数（bpp）、每秒所需的传输比特数（bps）等；2.重建图象质量，包括客观度量和主观度量。客观度量：即图象的逼真度，可考虑为原图象与重建图象的差值。令波形编码器的输入波形为X，解码器的输出波形为Y，则较为常用的两个参数为：22均方误差：MSE==σeE{()X−Y}峰值信噪比：22PSNR＝10log(255/σ)e主观度量：即通过人们的主观测试来评价系统的质量，包括二元判决（即“接受”和“不可接受”）、主观PSNR、平均判分、等偏爱度

3、曲线、多维计分（MDS）等。3.算法的运算量和硬件实现的复杂程度；4.算法的适用范围；5.算法的抗信道噪声干扰能力等。三、图像压缩的途径三、图像压缩的途径ò对于单幅图像－消除冗余度帧内压缩，或静态图象压缩ò对于序列图像－消除帧间差别帧间压缩，或动态图象压缩静态图像的冗余度静态图像的冗余度•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，•结构冗余：图像中存在强的纹理结构，考虑其纹理特性，可有效压缩图像；•知识冗余：图像的理解和某些基础知识有相当大的相关性•视觉冗余：运动的前后图像间存在着相关性，人眼对部分图像信息不敏感。序列图像的帧间差别序列图像的帧间差

4、别•物体运动；•运动物体之间及物体与背景间的遮挡和显露；•光照条件或物体表面反光特性的变换；•物体的变形。以上原因引起序列图象帧与帧之间的变化，但帧与帧之间也有着很大的相似，因此有压缩潜力。图象运动越慢，压缩潜力越大。四、图像压缩算法综述四、图像压缩算法综述图像压缩编码静态图像压缩（StillImageCompression）动态图像编码（VideoCoding）静态图像压缩静态图像压缩静态图像压缩无损压缩（LosslessCompression）有损压缩（LossyCompression）静态图像压缩静态图像压缩－无损压缩－无损压缩差分脉冲调制方法（DPCM

5、）分层内插法（HINT）去除相关无损压缩差分金字塔方法（DP）多重自回归方法（MAR）Huffman编码统计编码游程编码（RLC）算术编码（AC）静态图像压缩静态图像压缩－－DPCMDPCM•对一个特定域内的象素x~x进行加权1N求和：Nxˆk=∑ai(k)xik>Ni=1•求得上述结果和待预测象素值的差值：∆x=x−xˆkk•对差值量化后的指数进行熵编码。静态图像压缩静态图像压缩－去除相关－去除相关128127128-112912810静态图像压缩静态图像压缩－编码的概念－编码的概念典型的：电报用“莫尔斯”码e概率0.1031.t0.0796-a0.0642

6、.-…z0.0005--..静态图像压缩－Huffman编码1将信源符号出现的概率按递减顺序排列；2将两个最小概率相加，继续之，大的在上部，小的在下部；3每一对组合中，上面为1，下面为零；或反之；4画出每个信源符号概率到1的路径，记下路径的1和0；5由右到左，写下这些符号，即为Huffman码。静态图像压缩静态图像压缩－－HuffmanHuffman编码编码信号源概率码字1a0.200.39111b0.1901011.0c0.180.3510110d0.170.610010e0.1510010.260f0.10100010.110g0.0100000静态图像压

7、缩静态图像压缩－游程编码－游程编码•若沿某一特定方向上的一串m个象素具有相同的灰度值p，则只要传输(p,m)即可。23，23，23，23，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1…可以表示为：(23,4),(0,15),…静态图像压缩静态图像压缩－有损压缩－有损压缩变换编码（TransformCoding）有损压缩基于模型的编码方法（MBA）分形编码（Fractal）矢量量化（VectorQuantization）人工神经网络方法（ANN）静态图像压缩静态图像压缩－变换编码－变换编码K-L变换变换编码离散余弦变换（DCT）Gabor变换小

8、波变换（DWT）静态图像压缩静态图像压