数字图像处理翟瑞芳第9章-imagecoding

1、数 字 图 像 处 理 Digital Image Processing,Email: Office: 逸夫楼B407-1,第9章 图像编码,9.1 图像编码概述 9.2 无损编码 9.3 有损编码 9.4 JPEG编码实例 9.5 主流编码技术,9.1 图像编码概述,9.1.1 图像编码基本原理与方法 1. 图像数据冗余 图像数据是高度相关的，即存在冗余（Redundancy）信息。数字图像的冗余主要表现为以下几种形式：空间冗余、时间冗余、视觉冗余、 信息熵冗余、结构冗余和知识冗余。,2 图像编码方法 是否存在信息损耗：有损压缩和无损压缩； 根据编码原理：熵编码、预测编码、变换编码和混合编码

2、等。 3 图像编码评价 编码效率 编码质量 算法复杂度和适用范围,无损压缩编码,9.2 Huffman编码 (略) 9.3 香农-范诺(Shannon-Fannon)编码 (略) 9.5 行程长度编码(Run Length Encoding,RLE) (略),9.4 算 术 编 码,算术编码在图像数据压缩标准中扮演了重要的角色。在算术编码中，消息用0到1之间的实数进行编码，算术编码用到两个基本的参数：符号的概率和它的编码间隔。,假设信源符号为00, 01, 10, 11，这些符号的概率分别为 0.1, 0.4, 0.2, 0.3 上面的信息可综合在下表中。,假设二进制消息序列的输入为：10 0

3、0 11 00 10 11 01。,算术编码示意图,9.6 LZW编码,1. 词典编码的两种思想,（1）寻找正在压缩的字符序列是否在以前输入的数据中出现过，用已出现过的字符串替代重复的过程，它的输出为指针。 （2）从输入的数据中创建一个“短语词典（Dictionary of the phrases）”，它可以是任意字符的组合。在编码过程中，当遇到词典中已出现的“短语”，则输出“短语”的索引号。 LZW编码属于第二种编码思想。,LZW编码 （1）相关术语 字符流（charstream）：被编码的数据序列； 字符（character）：字符流中的基本数据单元； 前缀（prefix）：在一个字符之前

4、的字符序列； 缀-符串（string）：前缀字符； 码字（code word）：码字流中基本数据单元，代表词典中的一串字符； 码字流（code stream）：编码器输出的数据序列；,（1）相关术语 词典（dictionary）：缀-符串表； 当前前缀（current prefix）：当前正在处理的前缀，用P表示； 当前字符（current character）：当前前缀之后的字符，用C表示； 当前码字（current code word）：译码过程中当前正在处理的码字； 前缀根（root）：字符流中的所有单个字符串。,（2）LZW的编码算法具体步骤： 词典初始化过程； 当前字符（C）:=码字

5、流中第一个字符； 判断缀-符串P+C是否在词典中； 若是，P:=P+C（用C扩展P）； 若否： 把代表当前前缀P的码字输出到码字流； 把缀-符串P+C添加到词典； 令P:=C（现在的P仅包含一个字符C）;,判断字符流中是否还有字符要编码； 若是，返回2)； 若否： 把代表当前前缀P的码字输出到码字流； 结束。,（3）LZW的编码实例 输入字符流：a b a b c b a b a b a a a a a a a 输出码字流：(1) (2) (4) (3) (5) (8) (1) (10) (11) (1) ,L Z W 编 码 流 程 图,例：有垂直边缘图像如下 设有512字带有初始内容的字典：,Photoshop中 未压缩TIFF版本：286740字节 LZW压缩后版本： 224420字节 压缩率C=1.28,（3）LZW的译码实例 输出码字流：(1) (2) (4) (3) (