圖像峰值信噪比的計算

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1、武漢理工大學《專業(yè)綜合課程設(shè)計》說明書1數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理是利用計算機（或數(shù)字技術(shù)）對圖像信息進行加工處理，以改善圖像質(zhì)量、壓縮圖像數(shù)據(jù)或從圖像數(shù)據(jù)中獲取更多信息。數(shù)字圖像處理的主要方法可分為兩大類：空域法和變換域法。a.空域法把圖像看作是平面中各個象素組成的集合，然后直接對這個二維函數(shù)進行相應的處理。b.頻域法（變換域法）首先對圖像進行正交變換，得到變換域系數(shù)陣列，然后再實行各種處理，處理后再反變換到空間域，得到處理結(jié)果。這類處理包括：濾波、數(shù)據(jù)壓縮和特征提取等。1.圖像壓縮編碼基礎(chǔ)圖像壓縮即去除多余數(shù)據(jù)。以數(shù)學的觀點來看，圖像壓縮過程實際上就是將二維

2、像素陣列變換為一個在統(tǒng)計上無關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。因此，圖像壓縮是指以較少的比特有損或無損地表示原來的像素矩陣的技術(shù),也稱圖像編碼。圖像壓縮編碼的必要性和可能性：圖像壓縮編碼的目的是以盡量少的比特數(shù)表征圖像，同時保持復原圖像的質(zhì)量，使它符合預定應用場合的要求。壓縮數(shù)據(jù)量、提高有效性是圖像壓縮編碼的首要目的。圖像編碼是一種信源編碼，其信源是各種類型的圖像信息。圖像數(shù)據(jù)可以進行壓縮有以下幾方面的原因。首先，原始圖像數(shù)據(jù)是高度相關(guān)的，存在很大的冗余度。如圖像內(nèi)相鄰象素之間的空間冗余度。序列圖像前后幀之間的時間冗余度。多光譜遙感圖像各譜間的頻率域冗余度。數(shù)據(jù)冗余造成比特數(shù)浪

3、費，消除這些冗余就可以節(jié)約碼字，也就達到了數(shù)據(jù)壓縮的目的。其次，基用相同碼長表示不同出現(xiàn)概率的符號也會造成符號冗余度。如果采用可變長編碼技術(shù)，對出現(xiàn)概率高的符號用短碼字、對出現(xiàn)概率低的符號用長碼字表示，就可消除符號冗余度，從而節(jié)約碼字。允許圖像編碼有一定的失真也是圖像可以壓縮的一個重要原因。2圖像壓縮編碼13武漢理工大學《專業(yè)綜合課程設(shè)計》說明書圖像壓縮可以是有損數(shù)據(jù)壓縮也可以是無損數(shù)據(jù)壓縮。對于如繪制的技術(shù)圖、圖表或者漫畫優(yōu)先使用無損壓縮。這是因為有損壓縮方法，尤其是在低的位速條件下將會帶來壓縮失真。如醫(yī)療圖像或者用于存檔的掃描圖像等這些有價值的內(nèi)容的壓縮也

4、應盡量選擇無損壓縮方法。有損方法非常適合于自然的圖像，例如一些應用中圖像的微小損失是可以接受的（有時是無法感知的），這樣就可以大幅度地減小位速。無損圖像壓縮方法有：行程長度編碼，熵編碼法（如LZW這樣的自適應字典算法）；有損壓縮方法有：（1）將色彩空間化減到圖像中常用的顏色。（2）色度抽樣。（3）變換編碼。（4）分形壓縮（Fractalcompression）。2.1圖像壓縮編碼方法圖像壓縮算法就是要在保證圖像一定的重建質(zhì)量的同時，通過去除冗余數(shù)據(jù)可以節(jié)約文件所占的碼字從而極大地降低原始圖像數(shù)據(jù)量，解決圖像數(shù)據(jù)量巨大的問題，以達到對圖像壓縮的目的。圖像數(shù)據(jù)壓縮

5、技術(shù)就是研究如何利用圖像數(shù)據(jù)的冗余性來減少圖像數(shù)據(jù)量的方法。因此，進行圖像壓縮研究的起點是研究圖像數(shù)據(jù)的冗余性。圖像壓縮方法主要分成兩種類型：一種是基于空間線性預測技術(shù)，即差分脈沖編碼調(diào)制的無失真壓縮算法，另一種是基于DCT的有失真壓縮算法，并進一步應用熵編碼。a.無失真預測編碼壓縮算法無失真預測編碼壓縮算法能準確無誤地恢復原信息，它只是去掉了信源的冗余部分，卻不能提供較高的壓縮比。b.基于DCT的有失真壓縮編碼算法基于DCT的有失真壓縮編碼算法包括基本系統(tǒng)和增強系統(tǒng)兩種不同層次的系統(tǒng)。并定義了順序工作方式和累進工作方式?；鞠到y(tǒng)只采用順序工作方式，熵編碼時只

6、能采用Huffman編碼，且只能存儲兩套碼表。增強系統(tǒng)是基本系統(tǒng)的擴充，可采用累進工作方式，熵編碼時可選用Huffman碼或算術(shù)編碼。有失真壓縮能提供較高的壓縮比，但由于損失了信源的熵，壓縮后的數(shù)據(jù)是無法準確無誤地恢復，而是利用人的視覺特性使解壓縮后的圖像看起來與原始圖像一樣。主要方法有預測編碼、變換編碼、模型編碼、基于重要性的編碼以及混合編碼方法等。壓縮比隨著編碼方法的不同差別較大。二維圖像塊經(jīng)過各種正交變換后比較它們的優(yōu)越性：13武漢理工大學《專業(yè)綜合課程設(shè)計》說明書DCT、DST、K—L>斜坡變換>哈達碼變換、哈爾變換（隨圖像塊尺寸增大而飽和）。雖然DC

7、T變換在處理過程中需要用乘法電路，但由于LSI技術(shù)發(fā)展已使乘法器較為容易實現(xiàn)，所以DCT是正交變換編碼的主要方式?；贒CT編碼的過程為先進行DCT正變換，再對DCT系數(shù)進行量化，并對量化后的直流系數(shù)和交流系數(shù)分別進行差分編碼或行程編碼，最后再進行熵編碼。在編碼過程中,JPEG算法首先將RGB分量轉(zhuǎn)化為亮度分量和色差分量,然后將圖像分解為8×8的像素塊,對這個8×8塊進行二維離散余弦變換,每個塊就產(chǎn)生了64個DCT系數(shù),其中一個是直流(DC)系數(shù),它表示了8×8輸入矩陣全部值的平均數(shù),其余63個系數(shù)為交流(AC)系數(shù),接下來對DCT系數(shù)進行量化,最后將量化的D

8、CT系數(shù)進行編碼,就形成了壓縮后的圖像