现代通信理论第二章(2)

1、第二章第二章 信源编码理论信源编码理论2022-5-101大纲大纲2022-5-102v 波形编码理论波形编码理论v 时域波形编码v 频域波形编码v 参数编码v 图像压缩编码v 数据通信和数据加密编码波形编码理论波形编码理论2022-5-103失真度理论在实际生活中，不一定要求完全无失真的恢复消息，也就是允许有一定的失真，比如300-3400Hz电话信号。那么在允许一定程度失真的条件下，能够把信源信息压缩到什么程度，也就是，允许一定程度失真的条件下，如何能快速的传输信息，这就是所要讨论的问题。信息率失真理论是量化、数模转换、频带压缩和数据压缩的理论基础。要研究在给定允许失真的条件下，是否可以设

2、计一种信源编码使信息传输率为最低。为此，我们首先讨论失真的测度。波形编码理论波形编码理论2022-5-104 设信源变量为 ，其概率分布为 12,.rUu uu1( ) (). ()rP uP uP u 对于每一对(u,v)，我们指定一个非负的函数( ,)0ijd u v称为单个符号的失真度（或称失真函数）。 接收端变量为 。12,.sVv vv失真的测度 失真函数用来表征信源发出一个符号 ，而在接收端再现成符号 所引起的误差或失真。d越小表示失真越小，等于0表示没有失真。iujv波形编码理论波形编码理论2022-5-105可以将所有的失真函数排列成矩阵的形式：111212122212( ,)

3、( ,).( ,)(,)(,).(,).(,)(,).(,)ssrrrsd u vd u vd u vd u vd u vd u vDd u vd u vd u v称为失真矩阵D,它是 阶矩阵。 波形编码理论波形编码理论2022-5-106平均失真度 ( ,)ijDE d u v若已知试验信道的传递概率，则平均失真度为：,11( , ) ( , )( ) (/) ( ,)rsijiijU VijDP u v d u vP u P vu d u v信源平均失真度为：其中， 是对U和V的联合空间求平均。 单个符号的失真度描述了某个信源符号通过传输后失真的大小。对于不同的信源符号和不同的接收符号，其

4、值是不同的。平均失真度已对信源和信道进行了统计平均，是从总体上描述整个系统的失真情况。波形编码理论波形编码理论2022-5-107保真度准则 若平均失真度 不大于我们所允许的失真D，我们称此为保真度准则。D凡满足保真度准则的这些试验信道称为D失真许可的试验信道。把所有D失真许可的试验信道组成一个集合，用符号 表示。DBDD波形编码理论波形编码理论2022-5-108信息率失真函数当信源和失真函数给定后，我们总希望在满足保真度准则下寻找再现信源消息所必须获得的最低平均信息量，即寻找平均互信息的最小值。也就是在 中找一个信道，使平均互信息取极小值。这个最小值就是在 的条件下，信源必须传输的最小平均

5、信息量。 DBDD波形编码理论波形编码理论2022-5-109()min ( ; )DBR DI U V信息率失真函数这就是信息率失真函数或简称率失真函数。单位：比特/信源符号。I (U; V)是P(vj|ui ) 的U型凸函数，故总可以在BD集合中找到某一试验信道，使R = I (U;V)达到最小值，即找到某一个I (U;V)而使R达到最小，这个最小值就是R(D)，故有：波形编码理论波形编码理论2022-5-1010信息率失真函数的示意图波形编码理论波形编码理论2022-5-1011 定理 保真度准则下的信源编码定理 设R(D)为一离散无记忆信源的信息率失真函数，并且有有限的失真测度。对于任

6、意的 ，以及任意足够长的码长n，则一定存在一种信源编码C，其码字个数为0,0,0D ()n R DMe而编码后的平均失真度( )d CD如果用二元编码，则： ()2n R DM 该定理称为香农第三定理。它告诉我们，对于任何失真度D，只要码长足够长，总可以找到一种编码C，使编码后的每个信源符号的信息传输率log()MRR Dn大纲大纲2022-5-1012v 波形编码理论v 时域时域波形编码波形编码v 频域波形编码v 参数编码v 图像压缩编码v 数据通信和数据加密编码时域波形编码时域波形编码2022-5-1013抽样信号的量化量化原理量化原理 设模拟信号的抽样值为m(kT)，其中T是抽样周期，k

7、是整数。此抽样值仍然是一个取值连续的变量。若仅用N个不同的二进制数字码元来代表此抽样值的大小，则N个不同的二进制码元只能代表M = 2N个不同的抽样值。因此，必须将抽样值的范围划分成M个区间，每个区间用一个电平表示。这样，共有M个离散电平，它们称为量化电平。用这M个量化电平表示连续抽样值的方法称为量化。 时域波形编码时域波形编码2022-5-1014量化过程图m1m2m4m3m5q5q4q3q2q1T2T3T4T5T6T7Tt量化误差信号实际值信号量化值m(t)m(6T)mq(6T)q6 信号实际值 信号量化值M个抽样值区间是等间隔划分的，称为均匀量化。M个抽样值区间也可以不均匀划分，称为非均

8、匀量化。 时域波形编码时域波形编码2022-5-1015均匀量化的表示式设模拟抽样信号的取值范围在a和b之间，量化电平数为M，则在均匀量化时的量化间隔为且量化区间的端点为若量化输出电平qi取为量化间隔的中点，则显然，量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。这个误差常称为量化噪声，并用信号功率与量化噪声之比衡量其对信号影响的大小。Mabvviamii = 0, 1, , M Mimmqiii,.,2 , 1,21时域波形编码时域波形编码2022-5-1016 在均匀量化时，量化噪声功率的平均值Nq可以用下式表示：式中，mk为模拟信号的抽样值，即m(kT)；mq为量化信号值

9、，即mq(kT)；f(mk)为信号抽样值mk的概率密度；E表示求统计平均值；M为量化电平数；baMimmkkikkkqkqkqiidmmfqmdmmfmmmmEN12221)()()()()(viami2vviaqi均匀量化的平均信号量噪比时域波形编码时域波形编码2022-5-1017非均匀量化的目的：在实际应用中，对于给定的量化器，量化电平数M和量化间隔v都是确定的，量化噪声Nq也是确定的。但是，信号的强度可能随时间变化（例如，语音信号）。当信号小时，信号量噪比也小。所以，这种均匀量化器对于小输入信号很不利。为了克服这个缺点，改善小信号时的信号量噪比，在实际应用中常采用非均匀量化。非均匀量化

10、 时域波形编码时域波形编码2022-5-1018在非均匀量化时，量化间隔随信号抽样值的不同而变化。信号抽样值小时，量化间隔v也小；信号抽样值大时，量化间隔v也变大。实际中，非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前，先将信号抽样值压缩，再进行均匀量化。这里的压缩是用一个非线性电路将输入电压x变换成输出电压y：y = f(x)如右图所示：图中纵坐标y 是均匀刻度的，横坐标x 是非均匀刻度的。所以输入电压x越小，量化间隔也就越小。也就是说，小信号的量化误差也小。非均匀量化原理时域波形编码时域波形编码2022-5-1019把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制，简称

11、脉码调制。例：在下图中，模拟信号的抽样值为3.15，3.96，5.00，6.38，6.80和6.42。若按照“四舍五入”的原则量化为整数值，则抽样值量化后变为3，4，5，6，7和6。在按照二进制数编码后，量化值(quantized value)就变成二进制符号：011、100、101、110、111和110。脉冲编码调制（PCM）的基本原理时域波形编码时域波形编码2022-5-1020(b) 译码器模拟信号输 出PCM信号输 入解 码低通滤波(a) 编码器模拟信号输 入PCM信号输 出抽样保持量 化编 码冲激脉冲PCM系统的原理方框图 时域波形编码时域波形编码2022-5-1021差分脉冲编码

12、调制（DPCM）在预测编码中，先根据前几个抽样值计算出一个预测值，再取当前抽样值和预测值之差。将此差值编码并传输。此差值称为预测误差。由于抽样值及其预测值之间有较强的相关性，即抽样值和其预测值非常接近，使此预测误差的可能取值范围，比抽样值的变化范围小。所以，可以少用编码比特来对预测误差编码，从而降低其比特率。此预测误差的变化范围较小，它包含的冗余度也小。这就是说，利用减小冗余度的办法，降低了编码比特率。预测编码的目的：降低编码的比特率时域波形编码时域波形编码2022-5-1022若利用前面的几个抽样值的线性组合来预测当前的抽样值，则称为线性预测。若仅用前面的1个抽样值预测当前的抽样值，则就是将

13、要讨论的DPCM。 线性预测编码原理方框图：假定量化器的量化误差为零，即ek = rk，则由此图可见：上式表示mk*就等于mk。所以，可以把mk*看作是带有量化误差的抽样信号mk。(b) 译码器译码预测mk*rk(a) 编码器预测量化编码抽样mkmk*m(t)mkekrkkkkkkkkkkmmmmmemrm*线性预测原理时域波形编码时域波形编码2022-5-1023 预测器的输出和输入关系由下列线性方程式决定： 式中p 预测阶数，ai 预测系数。 上式表明，预测值mk 是前面p个带有量化误差的抽样信号值的加权和。 由方框图可见，编码器中预测器输入端和相加器的连接电路和译码器中的完全一样。故当无

14、传输误码时，即当编码器的输出就是译码器的输入时，这两个相加器的输入信号相同，即rk = rk。所以，此时译码器的输出信号mk* 和编码器中相加器输出信号mk*相同，即等于带有量化误差的信号抽样值mk。piikikmam1*时域波形编码时域波形编码2022-5-1024在DPCM中，只将前1个抽样值当作预测值，再取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输。这相当于在下式中，p = 1，a1 = 1，故sk = sk-1*。这时，上图中的预测器就简化成为一个延迟电路，其延迟时间为1个抽样间隔时间Ts。在下图中画出了DPCM系统的原理方框图。piikikmam1*差分脉冲编码调制(DPCM)的原理及性能

15、时域波形编码时域波形编码2022-5-1025为了改善DPCM体制的性能，将自适应技术引入量化和预测过程，得出自适应差分脉码调制(ADPCM)体制。它能大大提高信号量噪比和动态范围。 (b) 译码器译码延迟Ts延迟量化编码抽样Ts(a) 编码器时域波形编码时域波形编码2022-5-1026DPCM系统的量化误差qk定义为编码器输入模拟信号抽样值mk与量化后带有量化误差的抽样值mk*之差:设预测误差ek的范围是(+, -)，量化器的量化电平数为M，量化间隔为v，则有:在下图中画出，当M = 4时， v和M之间关系的示意图。kkkkkkkkkrermemmmq)(*vMMv2) 1(,) 1(2D

16、PCM系统的量化误差（量化噪声） 时域波形编码时域波形编码2022-5-1027由于量化误差仅为量化间隔的一半，因此预测误差经过量化后，产生的量化误差qk在(- v/2, + v/2)内。我们假设此量化误差qk在(- v/2, + v/2)内是均匀分布的。若DPCM编码器输出的码元速率为Nfs，其中fs为抽样频率；N = log2M是每个抽样值编码的码元数，则qk的概率密度f(qk)可以表示为:+-vv0vM1M2M3M4vqfk1)(时域波形编码时域波形编码2022-5-1028故qk的平均功率可以表示成:若我们还假设此功率平均分布在从0至Nfs的频率范围内，即其功率谱密度Pq(f)等于:则

17、此量化噪声通过截止频率为fm的低通滤波器之后，其功率等于：2/2/222/2/2212)(1)()(vvkkvvkkkkvdqqvdqqfqqEssqffNfvfP0,12)()(2 smmqqffNvffPN12)(2时域波形编码时域波形编码2022-5-1029由DPCM编码的原理可知，当预测误差ek的范围限制在(+, -)时，同时也限制了信号的变化速度。这就是说，在相邻抽样点之间，信号抽样值的增减不能超过此范围。一旦超过此范围，编码器将发生过载，即产生超过允许范围的误差。若抽样点间隔为T 1 / fs，则将限制信号的斜率不能超过 / T。假设输入信号是一个正弦波：式中，A 振幅 k 角频

18、率它的变化速度决定于其斜率：tAtmksin)(tAdttdmkkcos)(信号功率：时域波形编码时域波形编码2022-5-1030上式给出最大斜率等于Ak。为了不发生过载，信号的最大斜率不应超过/T，即所以最大允许信号振幅Amax等于这时的信号功率为将 的值 = (M 1)v / 2 代入上式，得到最后，求出信号量噪比等于skfTAksfAmax22222222max822ksksfffAS222222222232) 1(821ksksffvMffvMSmksqfffMNNS23228) 1(3时域波形编码时域波形编码2022-5-1031增量调制增量调制(M)可以看成是一种最简单的DPCM

19、。当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时，DPCM系统就成为增量调制系统。 mk*延 迟 抽 样二电平量化m(t)mkekrkmk预测误差ek = mk mk 被量化成两个电平 + 和 。 值称为量化台阶。这就是说，量化器输出信号rk只取两个值+ 或 。因此，rk可以用一个二进制符号表示。例如，用“1”表示“+”，及用“0”表示“- ”。编码器(a) 基本量化噪声e(t)时域波形编码时域波形编码2022-5-1032由于编译码时用阶梯波形去近似表示模拟信号波形，由阶梯本身的电压突跳产生失真。这是增量调制的基本量化噪声，又称一般量化噪声。它伴随着信号永远存在，即只要有信号，就有这种噪声。信号

20、变化过快引起失真；这种失真称为过载量化噪声。它发生在输入信号斜率的绝对值过大时。(b) 过载量化噪声e(t)增量调制系统中的量化噪声时域波形编码时域波形编码2022-5-1033设抽样周期为Ts，抽样频率为fs = 1 / Ts，量化台阶为，则一个阶梯台阶的斜率k 为：它是译码器的最大跟踪斜率。当输入信号斜率超过这个最大值时，将发生过载量化噪声。为了避免发生过载量化噪声，必须使和fs的乘积足够大，使信号的斜率不超过这个值。另一方面，值直接和基本量化噪声的大小有关，若取值太大，势必增大基本量化噪声。所以，用增大fs的办法增大乘积fs，才能保证基本量化噪声和过载量化噪声两者都不超过要求。实际中增量

21、调制采用的抽样频率fs值比PCM和DPCM的抽样频率值都大很多；对于语音信号而言，增量调制采用的抽样频率在几十千赫到百余千赫。sfTk/最大跟踪斜率时域波形编码时域波形编码2022-5-1034 假定系统不会产生过载量化噪声，只有基本量化噪声。这样，图中的阶梯波m (t)就是译码积分器输出波形，而m (t)和m(t)之差就是低通滤波前的量化噪声e(t)。由图可知，e(t)随时间在区间(-, +)内变化。假设它在此区间内均匀分布，则e(t)的概率分布密度f(e)可以表示为： 故e(t)的平均功率可以表示成：eef,21)(321)()(2222deedeefeteE增量调制系统中的量化噪声 时域

22、波形编码时域波形编码2022-5-1035假设这个功率的频谱均匀分布在从0到抽样频率fs之间，即其功率谱密度P(f)可以近似地表示为：因此，此量化噪声通过截止频率为fm的低通滤波器之后，其功率等于：由上式可以看出，此基本量化噪声功率只和量化台阶与(fm / fs)有关，和输入信号大小无关。ssffffP0,3)(2smmqffffPN3)(2时域波形编码时域波形编码2022-5-1036 设输入信号为 ，A 振幅, k 角频率， 则其斜率由下式决定： 此斜率的最大值等于Ak。 为了保证不发生过载，要求信号的最大斜率不超过译码器的最大跟踪斜率。现在信号的最大斜率为Ak, 所以要求 上式表明，保证

23、不过载的临界振幅Amax应该等于 即临界振幅Amax与量化台阶和抽样频率fs成正比，与信号角频率k成反比。这个条件限制了信号的最大功率。tAtmksin)(tAdttdmkkcos)(sfTAkksfAmax信号量噪比时域波形编码时域波形编码2022-5-1037由上式不难导出这时的最大信号功率等于 式中因此，最大信号量噪比等于 上式表明，最大信号量噪比和抽样频率fs的三次方成正比，而和信号频率fk的平方成反比。 ksfAmax22222222maxmax822ksksfffAS2/kkf mksmksmsksqffffffffffNS2323222222max04. 08338时域波形编码时

24、域波形编码2022-5-1038信号量噪比的比较 在DPCM系统中，若M = 2, N = 1, 则DPCM的信号量噪比 将和M的信号量噪比 相同。这时，每个抽样值仅用一位编码，DPCM系统变成为增量调制系统。所以，增量调制系统可以看成是DPCM系统的一个最简单的特例。 增量调制系统用于对语音编码时，要求的抽样频率达到几十kb/s以上，而且语音质量也不如PCM系统。为了提高增量调制的质量和降低编码速率，出现了一些改进方案，例如“增量总和(-)”调制、压扩式自适应增量调制等。 mksqfffMNNS23228) 1(3mksmksmsksqffffffffffNS2323222222max04.

25、 08338大纲大纲2022-5-1039v 波形编码理论v 时域波形编码v 频域波形编码v 参数编码v 图像压缩编码图像压缩编码v 数据通信和数据加密编码图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1040图像信号压缩的必要性图像信号压缩基础图像压缩编码方法图像压缩编码标准图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1041与文字信息不同，图像信息占据大量的存储容量，而且传输的带宽有限 例1：一张A4(210mm297mm) 大小的照片，若用中等分辨率(300dpi)的扫描仪按真彩色扫描，其数据量为多少？（注：dpi表示每英寸像素，1英寸25.4mm）若按每像素3个字节计算，上述结果为约26M例2：目前

26、的WWW互联网包含大量的图像信息，如果图像信息的数据量太大，会使本来就已经非常紧张的网络带宽变得更加不堪重负（World Wide Web变成了World Wide Wait）图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1042视频数据量：对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：640*480*24*30=221.12Mbit/s=28MB/s实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的0.045存储： 1张CD可存640MB，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放20几秒的数据可见，单纯依靠增加存储器容量和改善信道带宽无法满足需求，必须进行压缩

27、图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1043图像数据的压缩机理来自两个方面：1）利用图像中存在大量冗余度可供压缩；2）利用人眼的视觉特性。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1044(1)空间冗余在一幅图像中规则的物体和规则的背景具有很强的相关性。(2)时间冗余电视图像序列中相邻两幅图像之间有较大的相关性。(3)结构冗余和知识冗余图像从大面积上看常存在有纹理结构，称之为结构冗余。(4)视觉冗余人眼的视觉系统对于图像的感知是非均匀和非线性的，对图像的变化并不都能察觉出来。图像数据的冗余度图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1045如果一个图像的灰度级编码，使用了多于实际需要的编码符号，就称

28、该图像包含了编码冗余。例：如果用8位表示该图像的像素，我们就说该图像存在着编码冗余，因为该图像的像素只有两个灰度，用一位即可表示。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1046相同的目标相同的直方图象素间的相关性不同图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1047一些信息在一般视觉处理中比其它信息的相对重要程度要小，这种信息就被称为视觉冗余。33K15K图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1048(1)亮度辨别阈值当景物的亮度在背景亮度基础上增加很少时，人眼是辨别不出的，只有当亮度增加到某一数值时，人眼才能感觉其亮度有变化。人眼刚刚能察觉的亮度变化值称为亮度辨别阈值。(2)视觉阈值视觉阈值是指

29、干扰或失真刚好可以被察觉的门限值，低于它就察觉不出来，高于它才看得出来，这是一个统计值。人眼的视觉特性图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1049(3)空间分辨力空间分辨力是指对一幅图像相邻像素的灰度和细节的分辨力，视觉对于不同图像内容的分辨力不同。(4)掩盖效应“掩盖效应”是指人眼对图像中量化误差的敏感程度，与图像信号变化的剧烈程度有关。人眼的视觉特性图像压缩编码图像压缩编码2022-5-10501）各种冗余和视觉特性就是压缩图象数据的出发点和依据。图象编码的目的就在于采用各种方法去除冗余和不太重要的部分内容，以尽量少的数据量来表示个重建图象。2）压缩编码技术能够很好地解决在将模拟信号转换

30、为数字信号后所产生的带宽需求增加的问题，它是使数字信号走上实用化的关键技术之一。图像压缩的可能性与基本思想图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1051图像压缩方法有很多种，而且很多方法还在不断地发展和完善。从不同的角度出发有不同的分类方法。1.根据解压重建后的图像与原始图像是否有误差，可分为无损压缩与有损压缩两大类；2. 根据实施编码所在的数据域可分为空间域和变换域编码图像压缩的方法图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1052(1)基于图像信源统计特性的压缩方法，有预测编码、变换编码、矢量量化编码、子带小波编码和神经网络编码法等。(2)基于人眼视觉特性的压缩方法，有基于方向滤波的图像编码法

31、和基于图像轮廓纹理的编码法等。(3)基于图像景物特征的压缩方法，有分形编码法和基于模型的编码方法等。三类压缩的方法图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1053图像编码中的保真度准则图像信号在编码和传输过程中会产生误差，尤其是在有损压缩编码中，产生的误差应在允许的范围之内。在这种情况下，保真度准则可以用来衡量编码方法或系统质量的优劣。通常，这种衡量的尺度可分为客观保真度准则和主观保真度准则。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1054图像编码中的保真度准则(1) 客观保真度准则通常使用的客观保真度准则有输入图像和输出图像的均方根误差；输入图像和输出图像的均方根信噪比两种。(2) 主观保真度准

32、则图像处理的结果,大多是给人观看。因此，图像质量的好坏，既与图像本身的客观质量有关，也与视觉系统的特性有关。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1055图像压缩有损压缩无损压缩行程编码LZW编码哈夫曼编码算术编码无损预测编码位平面编码有损预测编码分形编码模型编码子带编码神经网络编码变换编码K-L变换Haar变换Walsh.Hadamard变换离散余弦变换离散傅立叶变换斜变换小波变换图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1056(1)压缩比要高，有几倍、几十倍，也有几百乃至几千倍；(2)压缩与解压缩要快，算法要简单，硬件实现容易；(3)解压缩的图像质量要好。（失真性）优劣的重要指标需要说明的是

33、选用编码方法时一定要考虑图像信源本身的统计特征；多媒体系统(硬件和 软件产品)的适应能力；应用环境以及技术标准。 图像压缩编码图像压缩编码2022-5-10571.无损压缩编码无损压缩算法中删除的仅仅是图像数据中冗余的信息，因此在解压缩时能精确恢复原图像，无损压缩的压缩比很少有能超过3：1的,常用于要求高的场合。有损压缩是通过牺牲图像的准确率以实现较大的压缩率，如果容许解压图像有一定的误差，则压缩率可显著提高。2.有损压缩编码图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1058变换编码图像变换编码是将空间域里描述的图像，经过某种变换(如傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换等)在变换域中进行描述。这样

34、可以将图像能量在空间域的分散分布变为在变换域的相对集中分布，便于用“Z”(zig-zag)字形扫描、自适应量化、变长编码等进一步处理，完成对图像信息的有效压缩。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1059变换编码将被处理数据按照某种变换规则映射到另一个域中去处理， 图像编码采用二维正交变换的方式， 若将整个图像作为一个二维矩阵， 变换编码的计算量太大。 所以将一幅图像分成一个个小图像块， 通常是88或1616小方块， 每个图像块可以看成为一个二维数据矩阵，变换编码以这些小图像块为单位进行，变换编码把统计上密切相关的像素构成的矩阵通过线性正交变换， 变成统计上较为相互独立， 甚至完全独立的变换

35、系数所构成的矩阵。变换编码图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1060离散余弦变换(DCT) 在常用的正交变换中，DCT(Discrete Cosine Transform)变换的性能接近最佳，是一种准最佳变换。DCT变换矩阵与图像内容无关，是因为它构造成对称的数据序列，避免了子图像轮廓处的跳跃和不连续现象。DCT变换也有快速算法(FDCT)，在图像编码的应用中，大都采用二维DCT变换。图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1061图像块的DCT变换(a) 背景部分图像块的DCT； (b) 细节部分图像块的DCT图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1062混合编码混合编码是近年来广泛采用的

36、方法， 这种方法充分利用各种单一压缩方法的长处， 以期在压缩比和效率之间取得最佳的平衡。 如广泛流行的JPEG和MPEG压缩方法都是典型的混合编码方案。 图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1063制定图像标准的国际组织是ISO（国际标准化组织）和CCITT（国际电报电话咨询委员会）静止图像：JPEG（Joint Photographic Expert Group，联合图像专家组）通常为有损压缩（采用DCT变换编码），JPEG是目前静态图像压缩比最高的，但失真的程度非常小也支持无损压缩（采用预测编码），但压缩比降低（无损压缩的压缩比总有个极限）运动图像：MPEG（Moving Picture Expert Group，运动图像专家组）图像压缩编码标准图像压缩编码图像压缩编码2022-5-1064编码流程：解码流程：量化器DCT变换构造8x8的子图输入图像符号编码器压缩数据量化表码表压缩数据符号解码器DCT逆变换反量化器量化表输出图像码表(从压缩数据中得到)JP