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数字图像处理与分析基础

第七章图像编码ImageCodingn压缩目的n基本原理n基本方法n图像编码标准数字图像处理与分析基础

7.1编码的目的n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，数字图像处理与分析基础

图像通信的一般过程图像信源采集编码信道编码图像通信图像显示或存储信道解码信源解码数字图像处理与分析基础

基本概念n信源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。n信道信息传输的通路；??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。数字图像处理与分析基础

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

4、编码准则保真度准则：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。输入图像f(x,y),输出g(x,y),x,y=0,1,2,…,N-1,（1）均方误差：（2）均方根信噪比：（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数数字图像处理与分析基础

主观保真度准则评分评价说明1优秀图像质量非常好2良好可用图像质量高，观看舒服，有干扰但不影响观看图像质量可接受，有干扰但不太影响观看34刚可看图像质量差，干扰有些影响观看，希望改进56差图像质量很差，干扰严重妨碍观看不能用图像质量极差，不能使用数字图像处理与分析基础

7.2图像压缩的基本原理n1、压缩的根据：图像数据量信息量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。数字图像处理与分析基础

压缩率用n表示一幅图像原来的数据量，n表示压缩后1的数据量，2压缩率C定义为：rC=n/n（）7-2r12冗余量R可表示为：dR=1-1/C（7-2）dr数字图像处理与分析基础

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

1、编码冗余（信息熵冗余）n“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”。n设l(r)为码字r的码长，在二进制表示时称为“比kk特数（bits）”，P(r)为码字的出现概率。若编rk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：数字图像处理与分析基础

n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。n定理：当l(r)根据p(r)降序设计成变长编码的k形式时，平均码长最小。rk数字图像处理与分析基础

等长编码与非等长编码比较rkp(r)1L(r)2L(r)32L(r)1krkk3kr0=00.020.250.060.160.080.210.030.19000001010011100101110111333333333002224441111010062444262r1=1/7r2=2/7r3=3/7r4=4/7r5=5/7r6=6/7r7=10110111011001101011100110111101111006111101611110010平均3.782.8数字图像处理与分析基础

2、像素间冗余像素的灰度级和颜色之间具有相关性，随机场模型（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（2）时间冗余：序列图像时间冗余数字图像处理与分析基础

（3）结构冗余：纹理结构（4）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。数字图像处理与分析基础

3、心理视觉冗余视觉系统非线性、非均匀n分辨率约26，图像量化28动态图像的视觉延迟现象nn数字