《數(shù)字圖像處理》PPT課件

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1、數(shù)字圖像處理第十五章圖像壓縮和編碼CH15圖像壓縮和編碼一、序言二、無(wú)損壓縮技術(shù)三、圖像的無(wú)失真編碼方法四、預(yù)測(cè)壓縮技術(shù)五、變換壓縮技術(shù)六、活動(dòng)圖像壓縮技術(shù)七、圖像壓縮編碼的新進(jìn)展要點(diǎn)總結(jié)上機(jī)實(shí)習(xí)1序言1）圖像壓縮編碼的目的1序言目的：節(jié)省圖像存儲(chǔ)容量；減少傳輸信道容量；縮短圖像加工處理時(shí)間。原因：圖像像素之間、行之間、幀之間有較強(qiáng)的相關(guān)性。從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，某點(diǎn)像素的灰度與其鄰域灰度有密切關(guān)系；從信息論關(guān)系，減少圖像信息中冗余信息。1序言2）圖像壓縮編碼的分類（1）無(wú)損編碼又稱為信息保持編碼。要求編碼—解碼過(guò)程中能夠無(wú)誤差的重建圖像。如在醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用中。（2）有損編碼常被稱為保真度

2、編碼。常用在圖像的信宿為人眼的應(yīng)用中，如數(shù)字電視、可視電話等。（3）特征抽取編碼是另一種有損編碼。常用在圖像的信宿為計(jì)算機(jī)的應(yīng)用中，這是只需要保留計(jì)算機(jī)處理的信息特征。如圖像識(shí)別。1序言3）圖像壓縮編碼的具體方法（1）熵編碼：信息保持編碼；（2）預(yù)測(cè)法：信息保持編碼、保真度編碼（更常用）；（3）變換法：特征保持編碼；（4）其他編碼法2無(wú)損壓縮技術(shù)1）基本概念2無(wú)損壓縮技術(shù)2）變長(zhǎng)最佳編碼定理和唯一可譯代碼2無(wú)損壓縮技術(shù)2無(wú)損壓縮技術(shù)3）哈夫曼編碼方法（Huffman）2無(wú)損壓縮技術(shù)2無(wú)損壓縮技術(shù)Huffman編碼討論（1）Huffman編碼是唯一可譯碼。短的碼不會(huì)成為更長(zhǎng)碼的啟始

3、部分；（2）Huffman編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵；（3）缺點(diǎn)：與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不匹配；（4）缺點(diǎn)：需要多次排序，耗費(fèi)時(shí)間。2無(wú)損壓縮技術(shù)Huffman編碼Huffman編碼最優(yōu)性擴(kuò)展Huffman編碼自適應(yīng)Huffman編碼WillbelearntinMultimediaTechnology(請(qǐng)課后自學(xué)……)2無(wú)損壓縮技術(shù)4）香農(nóng)編碼法（Fano-Shannon）2無(wú)損壓縮技術(shù)2無(wú)損壓縮技術(shù)Fano-Shannon編碼討論（1）Fano-Shannon編碼是唯一可譯碼。短的碼不會(huì)成為更長(zhǎng)碼的啟始部分；（2）Fano-Shannon編碼的平均碼長(zhǎng)接近于熵；編碼效率略低于Huffm

4、an編碼。3圖像的無(wú)失真編碼方法1）白塊跳過(guò)編碼WBS2）行程長(zhǎng)度編碼3）比特平面編碼4）二值圖像編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G3和G43圖像的無(wú)失真編碼方法0）壓縮比直接編碼一幅圖像所需比特?cái)?shù)取決于幅面大小及分辨率。設(shè)C為采用某種方法編碼前后的壓縮比3圖像的無(wú)失真編碼方法1）白塊跳過(guò)編碼WBS原理對(duì)于一般白紙黑字的文件，總是白的面積大。因此跳過(guò)白的行程，只對(duì)黑行程編碼就可以壓縮數(shù)據(jù)。一維WBS編碼將每一掃描行分成若干段，每段包含n個(gè)像素。對(duì)于全白段，給最短碼字如0；而對(duì)于黑白相間或全黑段，不進(jìn)行壓縮。為區(qū)別全白段和有黑段，在編碼前加1作為標(biāo)志位。3圖像的無(wú)失真編碼方法一維WBS編碼平均碼長(zhǎng)例

5、3圖像的無(wú)失真編碼方法常用圖像WBS編碼平均碼長(zhǎng)3圖像的無(wú)失真編碼方法二維WBS編碼將圖像分成M*N大小的塊，全白塊以0編碼，其他同一維WBS編碼。為什么?3圖像的無(wú)失真編碼方法自適應(yīng)WBS編碼根據(jù)圖像局部結(jié)構(gòu)或統(tǒng)計(jì)特性，改變像素塊尺寸大??；一維情況下，首先判斷該行是否有1024個(gè)連續(xù)白像素；否則判斷是否有64，16，4個(gè)連續(xù)白像素；否則直接編碼；在每一行編碼前要加上N為多少的代碼。自適應(yīng)WBS編碼可以有效增加圖像的壓縮比，但增加了編碼設(shè)備的復(fù)雜性。3圖像的無(wú)失真編碼方法2）行程長(zhǎng)度編碼（RLC，Run-LengthCoding）原理：二值圖像從左到右掃描圖像時(shí)，連續(xù)白點(diǎn)和連續(xù)黑

6、點(diǎn)總是交替出現(xiàn)。將連續(xù)像素的數(shù)目稱為行程長(zhǎng)度（Run-Length），分別為白長(zhǎng)和黑長(zhǎng)。方法：統(tǒng)計(jì)所有行程長(zhǎng)度出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼。在每一行的行首加標(biāo)志位，確定是白長(zhǎng)還是黑長(zhǎng)。以后黑長(zhǎng)和白長(zhǎng)交替出現(xiàn)。3圖像的無(wú)失真編碼方法3）比特平面編碼思想：對(duì)于灰度或彩色圖像，如果每個(gè)像素用k位表示，將相同位上的0，1取出，就可以形成k個(gè)N*N的二值圖像。將每一個(gè)二值圖像稱為一個(gè)比特平面。方法：對(duì)于比特平面采用前述的無(wú)失真二值圖像壓縮技術(shù)。希望連續(xù)的0/1出現(xiàn)的概率增大.Lena圖像的比特平面3圖像的無(wú)失真編碼方法問(wèn)題：采樣自然二進(jìn)制碼，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)相關(guān)性減小。如灰度127和1

7、28，對(duì)應(yīng)自然二進(jìn)制碼分別為01111111和10000000。較小的灰度變化導(dǎo)致比特平面的突變。解決方法：采用格雷碼（Gray）。3圖像的無(wú)失真編碼方法自然二進(jìn)制碼格雷碼自然二進(jìn)制碼格雷碼0000001001100010011011110100111101010110101111003圖像的無(wú)失真編碼方法4）傳真國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G3和G4（1）G3采用一維行程長(zhǎng)度編碼；（2）行程采用Huffman編碼；（3）0－63之間的行程，用單個(gè)碼字即終止碼表示；（4）大于63的游長(zhǎng)用一個(gè)形成碼和