圖像處理和分析技術(shù)2023/2/71ZYJ-TH-EE-IE第6章圖像編碼技術(shù)

6.1 數(shù)據(jù)冗余和壓縮

6.2 圖像保真度

6.3 無(wú)失真編碼定理

6.4 哈夫曼編碼

6.5 算術(shù)編碼

6.6 位平面編碼

6.7 無(wú)損預(yù)測(cè)編碼

6.8 有損預(yù)測(cè)編碼

6.9

變換編碼2023/2/72ZYJ-TH-EE-IE6.1 數(shù)據(jù)冗余和壓縮

對(duì)給定量的信息，設(shè)法減少表達(dá)這些信息的數(shù)據(jù)量稱(chēng)為數(shù)據(jù)壓縮

冗余數(shù)據(jù)指那些代表了無(wú)用的信息，或者重復(fù)地表示了其它數(shù)據(jù)已表示信息的數(shù)據(jù) 壓縮數(shù)據(jù)量的重要方法是消除冗余

壓縮率

2023/2/73ZYJ-TH-EE-IE

編碼冗余（續(xù)） 用較少的比特?cái)?shù)表示出現(xiàn)概率較大的灰度級(jí) 用較多的比特?cái)?shù)表示出現(xiàn)概率較小的灰度級(jí)

心理視覺(jué)冗余

眼睛并不是對(duì)所有視覺(jué)信息有相同的敏感度 人也不是對(duì)所有視覺(jué)信息有相同的關(guān)心程度

與實(shí)在的視覺(jué)信息聯(lián)系→定量信息的損失6.1 數(shù)據(jù)冗余和壓縮2023/2/75ZYJ-TH-EE-IE

客觀(guān)保真度準(zhǔn)則 所損失的信息量可用編碼輸入圖與解碼輸出圖的某個(gè)確定函數(shù)表示

均方根（rms）誤差：

6.2 圖像保真度2023/2/76ZYJ-TH-EE-IE

客觀(guān)保真度準(zhǔn)則

壓縮―解壓縮圖的均方信噪比（signal-to-noiseratio，SNR）：

6.2 圖像保真度2023/2/77ZYJ-TH-EE-IE

信息和信源 自信息 用(B,u)可以完全描述信源 信源符號(hào)集B={b1,b2,…,bJ} 概率矢量u=[P(b1)P(b2)…P(bJ

)]T

6.3 無(wú)失真編碼定理2023/2/79ZYJ-TH-EE-IE

無(wú)失真編碼定理 確定了對(duì)零記憶信源的每個(gè)信源符號(hào)編碼可達(dá)到的最小平均碼字長(zhǎng)度6.3 無(wú)失真編碼定理2023/2/710ZYJ-TH-EE-IE

哈夫曼編碼 步驟：第1步消減信源符號(hào)數(shù)量6.4 哈夫曼編碼2023/2/711ZYJ-TH-EE-IE

哈夫曼編碼6.4 哈夫曼編碼2023/2/713ZYJ-TH-EE-IE6.5 算術(shù)編碼

算術(shù)編碼

1種從整個(gè)符號(hào)序列出發(fā)，采用遞推形式連續(xù)編碼的方法 不存在源符號(hào)和碼字間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系

1個(gè)算術(shù)碼字要賦給整個(gè)信源符號(hào)序列，而每個(gè)碼字本身確定了0和1之間的1個(gè)實(shí)數(shù)區(qū)間 算術(shù)編碼過(guò)程只需用到加法和移位運(yùn)算2023/2/714ZYJ-TH-EE-IE6.5 算術(shù)編碼

算術(shù)編碼步驟2023/2/715ZYJ-TH-EE-IE6.5 算術(shù)編碼

算術(shù)解碼2023/2/717ZYJ-TH-EE-IE6.6 位平面編碼

位平面分解 將一幅具有mbit灰度級(jí)的圖像分解成m幅1bit的二值圖像

灰度碼 灰度值的微小變化不會(huì)對(duì)位平面的復(fù)雜度產(chǎn)生較明顯的影響2023/2/718ZYJ-TH-EE-IE6.6 位平面編碼

位平面編碼

1-D游程編碼 用一系列描述0或1像素游程（連續(xù)的0或1像素段）的長(zhǎng)度值來(lái)表示位平面中的每1行 當(dāng)游程較長(zhǎng)時(shí)，其壓縮效率會(huì)很高 進(jìn)一步，通過(guò)用變長(zhǎng)碼對(duì)游程的長(zhǎng)度編碼還有可能取得更高的壓縮率2023/2/719ZYJ-TH-EE-IE6.7 無(wú)損預(yù)測(cè)編碼

無(wú)損預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng) 預(yù)測(cè)誤差 解壓圖像的像素序列 借助預(yù)測(cè)器可將原來(lái)對(duì)原始圖像序列的編碼轉(zhuǎn)換成對(duì)預(yù)測(cè)誤差的編碼 預(yù)測(cè)誤差的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)遠(yuǎn)小于原始圖像序列的動(dòng)態(tài)范圍2023/2/721ZYJ-TH-EE-IE6.7 無(wú)損預(yù)測(cè)編碼

線(xiàn)性預(yù)測(cè)器

1-D線(xiàn)性預(yù)測(cè)器 一階1-D線(xiàn)性預(yù)測(cè)器

2023/2/722ZYJ-TH-EE-IE6.8 有損預(yù)測(cè)編碼

有損預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)2023/2/723ZYJ-TH-EE-IE6.8 有損預(yù)測(cè)編碼

DM編碼 預(yù)測(cè)器 量化器 a是預(yù)測(cè)系數(shù)（一般小于等于1），c是1個(gè)正的常數(shù) 由DM方法得到的碼率是1比特/像素2023/2/725ZYJ-TH-EE-IE6.8 有損預(yù)測(cè)編碼

最優(yōu)預(yù)測(cè)器自適應(yīng)預(yù)測(cè)器2023/2/726ZYJ-TH-EE-IE6.9 變換編碼

基于DCT的變換編碼 保留系數(shù)根據(jù)下列2個(gè)準(zhǔn)則之一來(lái)確定： ①最大方差準(zhǔn)則，稱(chēng)為分區(qū)編碼 ②最大幅度準(zhǔn)則，稱(chēng)為閾值編碼

3種對(duì)變換子圖像取閾值的方法：

(1)對(duì)所有子圖像用1個(gè)全局閾值

(2)對(duì)各個(gè)子圖像分別用不同的閾值

(3)根據(jù)子圖像中各系數(shù)的位置選取閾值2023/2/729ZYJ-TH-EE-IE6.9 變換編碼

基于DWT的變換編碼 小波變換編解碼系統(tǒng)中沒(méi)有圖像分塊的模塊 ①小波變換的計(jì)算效率很高 ②本質(zhì)上具有局部性 小波變換編碼中需考慮的幾個(gè)影響因素： (1)小波選擇

(2)分解層數(shù)選擇

(3)量化設(shè)計(jì)2023/2/730ZYJ-TH-EE-IE本章要點(diǎn)6.1節(jié) 數(shù)據(jù)冗余的概念和圖像壓縮的原理6.2節(jié) 圖像保真度的概念和主客觀(guān)保真度準(zhǔn)則6.3節(jié) 信息量和熵的概念以及基本編碼定理—— 無(wú)失真編碼定理6.4節(jié) 哈夫曼編碼的方法步驟和其簡(jiǎn)化方式6.5節(jié) 算術(shù)編解碼的原理方法和與哈夫曼編碼比較6.6節(jié) 位平面的概念和基于位平面的編碼方法6.7節(jié) 預(yù)測(cè)編碼的原理和預(yù)測(cè)方法6.8節(jié) 有損預(yù)測(cè)編碼的方法和會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題6.9節(jié) 變換編碼的原理和方法