第10講 圖像編碼技術(shù)1

數(shù)字圖像處理第十講圖像編碼技術(shù)1

主講教師吳凡動(dòng)機(jī)/原因：表達(dá)數(shù)字圖象所需數(shù)據(jù)量通常很大圖像編碼： 采用對(duì)圖象的新的表達(dá)方法以減小所需的數(shù)據(jù)量

數(shù)據(jù)和信息：數(shù)據(jù)是信息的載體 對(duì)給定量的信息可用不同的數(shù)據(jù)量來表示 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)量稱為數(shù)據(jù)壓縮

圖象壓縮（編碼）和圖象解壓縮（解碼）圖像編碼技術(shù)圖象壓縮方法的分類

： 信息保存型： 在壓縮和解壓縮過程中沒有信息損失 壓縮率一般在2~10之間 信息損失型：

常能取得較高的壓縮率（幾十~幾百） 壓縮后并不能經(jīng)解壓縮恢復(fù)原狀 準(zhǔn)無損（near-lossless）：圖像編碼技術(shù)基礎(chǔ)圖像壓縮模型圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)提綱數(shù)據(jù)冗余編碼冗余像素間冗余心理視覺冗余保真度準(zhǔn)則圖像編碼模型信息論簡(jiǎn)介無失真編碼定理提綱數(shù)據(jù)冗余的概念 數(shù)據(jù)是信息的載體 同量的數(shù)據(jù)可表達(dá)不同量的信息 同量的信息可用不同量的數(shù)據(jù)表達(dá)

冗余 數(shù)據(jù)表達(dá)了無用的信息 數(shù)據(jù)表達(dá)了已表達(dá)的信息數(shù)據(jù)冗余與壓縮相對(duì)數(shù)據(jù)冗余

壓縮率：

CR

在開區(qū)間(0,

)中取值

n1和n2代表2個(gè)數(shù)據(jù)集合中的信息載體單位的個(gè)數(shù)

數(shù)據(jù)冗余可定量描述，相對(duì)冗余：

數(shù)據(jù)冗余與壓縮數(shù)據(jù)冗余類別 (1)像素間冗余 空間冗余，幾何冗余(2)編碼冗余 與灰度分布的概率特性有關(guān)(3)心理視覺冗余 與主觀感覺有關(guān)減少/消除其中的一種/多種冗余，就能取得數(shù)據(jù)壓縮的效果數(shù)據(jù)冗余與壓縮圖（e）和（f）顯示了沿每幅圖像的某條線計(jì)算得到的各自的相關(guān)系數(shù)。這些系數(shù)按下式計(jì)算：圖像像素間一般具有相關(guān)性，某一像素的性質(zhì)可由其鄰近像素來預(yù)測(cè)，故存在相關(guān)冗余（空間冗余）像素間冗余像素間冗余 直接與象素間相關(guān)性聯(lián)系

規(guī)則冗余大不規(guī)則冗余小數(shù)據(jù)冗余與壓縮映射編碼冗余

編碼：需建立碼本來表達(dá)數(shù)據(jù)

碼本：用來表達(dá)一定量的信息或一組事件所 需的一系列符號(hào)（如字母、數(shù)字等）

碼字：對(duì)每個(gè)信息或事件所賦的碼符號(hào)序列

碼字的長(zhǎng)度（字長(zhǎng)）： 每個(gè)碼字里的符號(hào)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)冗余與壓縮編碼冗余 圖象中灰度出現(xiàn)的概率 不同灰度出現(xiàn)的概率不同

平均比特?cái)?shù) 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)數(shù)據(jù)冗余與壓縮M×N的圖象進(jìn)行編碼所需要的比特?cái)?shù)？編碼冗余根據(jù)壓縮比公式3/2.7=1.11。因此使用編碼1大約有10%的數(shù)據(jù)是冗余的。冗余水平編碼冗余人眼對(duì)所有視覺信息感受的靈敏度不同.在正常的視覺處理過程中各種信息的相對(duì)重要程度不同,那些不十分重要的信息稱為心理冗余.心理視覺冗余什么是量化？圖象保真度信息保存型/信息損失型描述解碼圖象相對(duì)于原始圖象的偏離程度對(duì)信息損失的測(cè)度主觀保真度準(zhǔn)則主觀測(cè)量圖象的質(zhì)量，因人而異，應(yīng)用不方便客觀保真度準(zhǔn)則用編碼輸入圖與解碼輸出圖的某個(gè)確定函數(shù)表示損失的信息量，便于計(jì)算或測(cè)量圖像保真度1.客觀保真度準(zhǔn)則 點(diǎn)誤差 圖誤差 均方根誤差

均方信噪比圖像保真度客觀保真度準(zhǔn)則（歸一化）信噪比：令單位：分貝（dB）

峰值信噪比圖像保真度主觀保真度準(zhǔn)則 觀察者對(duì)圖象綜合評(píng)價(jià)的平均 電視圖象質(zhì)量評(píng)價(jià)尺度

圖像保真度一個(gè)圖像壓縮系統(tǒng)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)塊：編碼器和解碼器。編碼器由一個(gè)消除輸了冗余的信源編碼器和一個(gè)用于增強(qiáng)信源編碼輸出的噪聲抗擾性的信道編碼器構(gòu)成。解碼器由一個(gè)信源解碼器和一個(gè)信道解碼器構(gòu)成。如果輸出圖像是輸入圖像的準(zhǔn)確復(fù)制，則稱為無損壓縮，否則為有損壓縮。圖像編解碼系統(tǒng)模型信源編碼器和信源解碼器信源編碼器的任務(wù)是減少或消除輸入圖像的編碼冗余，像素間冗余和心理視覺冗余。通常有以下三個(gè)階段：第1階段：映射器將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以減少輸入圖像中像素間冗余的格式。第2階段：量化器將轉(zhuǎn)換程序的輸出精度調(diào)到與予設(shè)的保真度準(zhǔn)則相一致。減少輸