多媒体通信--预测编码

1、LOGO有失真图像压缩编码方法有失真图像压缩编码方法 预测编码预测编码 预测编码预测编码v 预测编码是根据某一模型利用以往的样本值对于新样预测编码是根据某一模型利用以往的样本值对于新样本进行预测，然后将样本的实际值与预测值相减得到本进行预测，然后将样本的实际值与预测值相减得到一个误差值，对这一误差值进行编码。一个误差值，对这一误差值进行编码。v 预测编码分为帧内预测和帧间预测预测编码分为帧内预测和帧间预测帧内预测帧内预测v帧内预测编码是针对一幅图像以减少其空间上的相关帧内预测编码是针对一幅图像以减少其空间上的相关性来实现数据压缩的。通常采用差分脉冲编码（性来实现数据压缩的。通常采用差分脉冲编码

2、（DPCMDPCM）来实现，这种方法简单易于硬件实现。来实现，这种方法简单易于硬件实现。v帧内预测编码的优点是算法简单，易于实现，但压帧内预测编码的优点是算法简单，易于实现，但压 缩比比较低，因此在视频图像压缩中几乎不单独使用。缩比比较低，因此在视频图像压缩中几乎不单独使用。DPCM原理框图原理框图量 化 器xnen预 测 器nx nx编 码 器信 道解 码 器ne nx 预 测 器nx 1ne）（ 1111mnmniniminxaxaxax）（2nnnxxe）（3)()(nnnnnnnnnnnnqeexexexxxxx 结论结论v 发送端必须用本地编码器，以此保证预测器对当前输入值的预发送端

3、必须用本地编码器，以此保证预测器对当前输入值的预测。接收端解码器必须与发送端的本地编码器完全一致，保持测。接收端解码器必须与发送端的本地编码器完全一致，保持收发两端具有相同的预测条件。收发两端具有相同的预测条件。v 预测值是以预测值是以x xn n前面的前面的m m个样值为依据作出的，接受端的预测器也个样值为依据作出的，接受端的预测器也必须使用同样的必须使用同样的m m个样本，保证收发同步。个样本，保证收发同步。v 最佳线性预测编码。预测系数最佳线性预测编码。预测系数a ai i均为常量，这种预测是线性预均为常量，这种预测是线性预测。求得测。求得a ai i使得预测误差的均方误差为极小值的准则

4、获得的线使得预测误差的均方误差为极小值的准则获得的线性预测称为最佳线性预测，此时输入信号的相关性最大，压缩性预测称为最佳线性预测，此时输入信号的相关性最大，压缩比也最大。比也最大。v 误码扩散现象。接受端以收到的前误码扩散现象。接受端以收到的前m m个样本来预测，如果信号传个样本来预测，如果信号传输一旦出现误码，就会影响后续像素的正确预测。输一旦出现误码，就会影响后续像素的正确预测。帧间预测帧间预测v帧帧间间预预测测是是指指由由前前一一帧帧或或前前n n帧帧图图像像来来预预测测当当前前图图像。像。与与帧帧内内预预测测相相同，同，只只需需对对误误差差信信号号进进行行量量化、化、编编码。码。采采用

5、用运运动动补补偿偿技技术术后，后，帧帧间间预预测测的的准准确确度度相相当当高。高。( (消消除除时时间间的的相相关关性性) )v帧帧间间预预测测在在实实际际应应用用中，中，通通常常有有两两种种方方法：法： 1）狭狭义义帧帧间间预预测测 2）复复合合差差值值预预测测狭义帧间预测狭义帧间预测v狭狭义义帧帧间间预预测测指指用用前前一一帧帧的的某某一一点点像像素素值值 作作为为当当前前帧帧的的对对应应像像素素值值 的的预预测测值，值，该该差差值值 定定义义为：为：),(1jift),(jift),(),(1jifjifett复合差值预测复合差值预测v 按照一定准则，先估计一个像素或者一个子图像块的按照

6、一定准则，先估计一个像素或者一个子图像块的运动，利用预测出的运动位移确定对应像素，从而获运动，利用预测出的运动位移确定对应像素，从而获得相邻帧间的帧间差值，这种在发送端称为运动估计，得相邻帧间的帧间差值，这种在发送端称为运动估计，在接收端称为运动补偿的复合差值预测方法，简称为在接收端称为运动补偿的复合差值预测方法，简称为运动补偿预测技术。运动补偿预测技术。运动补偿的基本原理运动补偿的基本原理t时刻运动物体像素时刻运动物体像素 ，用之前，用之前 时刻的像素值时刻的像素值 表示，表示，两个像素点位置的差称为运动矢量两个像素点位置的差称为运动矢量V。tbtb运动补偿预测方案运动补偿预测方案v理理想想

7、的的运运动动补补偿偿预预测测编编码码应应由由以以下下四四个个步步骤骤组组成：成： （1 1） 图图像像划划分分：将将图图像像划划分分为为静静止止部部分分和和运运动动部部分。分。 （2 2） 运运动动检检测测与与估估值值：即即检检测测运运动动的的类类型型（平平移、移、旋旋转转或或缩缩放放等）等），并并对对每每一一个个运运动动物物体体进进行行运运动动估估计，计， 找找出出运运动动矢矢量。量。 （3 3） 运运动动补补偿偿预预测测：利利用用运运动动矢矢量量建建立立处处于于前前后后帧帧的的同同一一物物体体的的空空间间位位置置对对应应关关系，系，即即用用运运动动矢矢量量进进行行运运动动补补偿偿预预测。测

8、。 （4 4） 预预测测编编码码：对对运运动动补补偿偿后后的的预预测测误误差、差、运运动动矢矢量量等等信信息息进进行行编编码，码，作作为为传传送送给给接接收收端端的的信信息息运动补偿预测器运动补偿预测器运动补偿预测器运动补偿预测器v由由于于将将图图像像分分割割成成静静止止部部分分和和运运动动部部分分很很困困难，难，所所以以采采取取一一种种简简化化方方法，法，把把图图像像划划分分为为很很多多适适当当大大小小的的小小块，块，按按照照相相关关算算法法估估计计每每个个子子块块的的运运动动矢矢量。量。 将将经经过过位位移移补补偿偿的的帧帧间间预预测测误误差差和和位位移移矢矢量量传传送送给给接接 收收端，

9、端，接接收收端端根根据据所所接接受受的的前前一一帧帧信信息，息，恢恢复复出出该该 子子块。块。运动估计运动估计 发发送送端端不不需需要要传传送送每每幅幅图图像像中中的的全全部部像像素，素，而而只只要要将将物物体体的的运运动动信信息息（运运动动矢矢量量V V），告告知知收收端，端，收收端端则则按按接接收收到到的的运运动动信信息息和和前前一一帧帧图图像像信信息息来来恢恢复复当当前前帧帧图图像。像。v 提提取取运运动动信信息息是是关关键键- - - - - - -运运动动估估计计v 运运动动估估计计的的方方法：法： 块块匹匹配配法法 像像素素递递归归法法 块匹配法和像素递归法块匹配法和像素递归法v块