多媒体数据压缩与编码技术

第4章多媒体数据压缩与编码技术本章重点：编码模型编码压缩方法分类统计编码的基本原理预测编码的基本原理变换编码的基本原理视频编码的基本原理​第4章多媒体数据压缩与编码技术4.1编码压缩的必要性与可能性4.2编码模型4.3编码压缩方法分类4.4统计编码4.5预测编码4.6变换编码4.7其他编码4.8视频编码4.9本章小结​4.1编码压缩的必要性与可能性4.1.1编码压缩的必要性4.1.2编码压缩的可能性

​4.1.1编码压缩的必要性众所周知，图像量化所需数据量大。图像和视频的庞大数据对计算机的处理速度、存储容量都提出过高的要求。因此必须进行数据量压缩。从传送的角度来看，在信道带宽、通信链路容量一定的前提下，采用编码压缩技术，减少传输数据量，是提高通信速度的重要手段。因此，更要求数据量压缩。​4.1.2编码压缩的可能性

众所周知，视频由一帧一帧的图像组成，而图像的各像素之间，无论是在行方向还是在列方向，都存在着一定的相关性，即冗余度。应用某种编码方法提取或减少这些冗余度，便可以达到压缩数据的目的。常见的静态图像数据冗余包括：1.空间冗余这是静态图像存在的最主要的一种数据冗余。一幅图像记录了画面上可见景物的颜色。同一景物表面上各采样点的颜色之间往往存在着空间连贯性，从而产生了空间冗余。

​4.1.2编码压缩的可能性2.时间冗余在视频的相邻帧间，往往包含相同的背景和移动物体，因此，后一帧数据与前一帧数据有许多共同的地方，即在时间上存在大量的冗余。3.结构冗余在有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式。例如，方格状的地板图案等。我们称这种冗余为结构冗余。4.知识冗余有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构。这类​4.1.2编码压缩的可能性

规律性的结构可由先验知识和背景知识得到，我们称此类冗余为知识冗余。5.视觉冗余事实表明，人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀的和非线性的。然而，在记录原始图像数据时，通常假定视觉系统是线性的和均匀的，对视觉敏感和不敏感的部分同等对待，从而产生了比理想编码更多的数据，这就是视觉冗余。6.图像区域的相同性冗余

是指在图像中的两个或多个区域所对应的所有​4.1.2编码压缩的可能性像素值相同或相近，从而产生的数据重复性存储，这就是图像区域的相似性冗余。

7.纹理的统计冗余有些图像纹理尽管不严格服从某—分布规律，但是它在统计的意义上服从该规律。利用这种性质也可以减少表示图像的数据量，所以我们称之为纹理的统计冗余。

​4.2编码模型

4.2.1信源编码器和信源解码器4.2.2信道编码器和解码器​4.2编码码模型如图4.1所所示，一个压压缩系统包括括两个不同的的结构块：一一个编码器和和一个解码器器。图像f（x，y）输入到编码码器中，这个个编码器可以以根据输入数数据生成一组组符号。在通通过信道进行行传输之后，，将经过编码码的表达符号号送入解码器器，经过重构构后，就生成成了输出图像像。​信信源编码器器和信源解码码器信源编码器的的任务是减少少或消除输入入图像中的冗冗余。编码的的框图如图下下图(a)所所示。从原理来看主主要分为三个个阶段，第一一阶段将输入入数据转换为为可以减少输输入图像中像像素间冗余的的数据的集合合。第二阶段段设法去除原原图象信号的的相关性，例例如对电视信信号就可以去去掉帧内各种种相关，还可可以去除帧间间相关。这样样有利​信信源编码器器和信源解码码器于编码压缩。。第三阶段就就是找一种更更近于熵，又又利于计算机机处理的编码码方式。下图(b)中中显示的信源源解码器仅包包含两部分：：一个符号解解码器和一个个反向转换器器。这些模块块的运行次序序与编码器的的符号编码器器和转换模块块的操作次序序相反。​信信道编码器器和解码器当信道带有噪噪声或易于出出现错误时，，信道编码器器和解码器就就在整个译码码解码处理中中扮演了重要要的角色。最有用的—种种信道编码技技术是由R．．w．Hamming提提出的。该技技术基于这样样的思想，即即向被编码数数据中加入足足够的位数以以确保可用的的码字间变化化的位数最小小。例如，利利用Hamming码将将3位冗余码码加到4位字字上，使得任任意两个有效效码字间的距距离为3，则则所有的一位位错误都可以以检测出来并并得到纠止。。与4位二进进制数b3b2b1b0相联系的7位Hamming(7，4)码字字​4.2.2信道编编码器和解解码器h1h2……h5h6h7是：：这里表示异异或运算。。h1，h2和h4位分别是是位字段b3b2b0，b3b1b0和b2b1b0的的偶校验位位。​4.2.2信道编编码器和解解码器为了将汉明明（Hamming）编码结结果进行解解码，信道道解码器必必须为先前前设立的偶偶校验的各各个位字段段进行奇校校验并检查查译码值。。一位错误误由一个非非零奇偶校校验字c4c2c1给出，这这里，​4.3编编码压缩方方法分类数据压缩的的目标是去去除各种冗冗余。根据据压缩后是是否有信息息丢失，多多媒体数据据压缩技术术可分为无无损压缩技技术和有损损压缩技术术两类。数数据压缩编编码分类如如图4.3所示。常见的无损损压缩技术术有：霍夫曼编码码算术编码行程编码词典编码​4.3编编码压缩方方法分类常用的一些些有损压缩缩技术包括括：预测编码变换编码基于模型编编码分形编码其他编码​4.3编编码压缩方方法分类​4.4统计编码统计编码属属无损编码码，它是根根据消息出出现概率的的分布特性性而进行的的压缩编码码。统计编编码又可分分为定长码码和变长码码。常用的统计计编码有Huffman编码码、行程编编码和算术术编码三种种。4.4.1哈夫曼曼（Huffman）编码4.4.2香农-费诺编码码4.4.3算术编编码4.4.4游程编编码（RLC）4.4.5LZW编码​4.4.1哈夫曼曼（Huffman）编码在一幅图像像中，有些些图像数据据出现的频频率高，有有些图像数数据出现的的频率低。。如果对那那些出现频频率高的数数据用较少少的位数来来表示，而而出现频率率低的数据据用较多的的位数来表表示，这样样从总的效效果来看还还是节省了了存储空间间。这种编编码思想首首先由香农农（Shannon）提出，，哈夫曼后后来对它提提出了一种种改进的编编码方法，，用这种方方法得到的的编码称为为Huffman编编码，Huffman编码是是一种变长长编码。​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码1.理理论论基基础础一个个事事件件集集合合x1,x2,……，，xn处处于于一一个个基基本本概概率率空空间间，，其其相相应应概概率率为为p1,p2,……，，pn，，且且p1+p2+……pn=1。。每每一一个个信信息息的的信信息息量量为为（4-3））定义义在在概概率率空空间间中中每每——事事件件的的概概率率不不相相等等时时的的平平均均信信息息量量为为信信息息熵熵，，则则信信息息熵熵H可可采采用用如如下下公公式式计计算算：：（4-4））​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码【例例4.1】】信信息息熵熵的的计计算算。。设8个个随随机机变变量量具具有有同同等等概概率率为为1/8，，则则熵熵即计算出H=3比特。2.Huffman编码Huffman编码是1952年由Huffman提出的一种编码方法。它在变长编码方法中是最佳的。​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码设信信源源A的的信信源源空空间间为为：：其中中，现用用r个个码码符符号号的的码码符符号号集集对信信源源A中中的的每每个个符符号号（（i＝＝1，，2，，……，，N））进进行行编编码码。。具具体体编编码码的的方方法法是是：：(1)把把信信源源符符号号按按其其出出现现概概率率的的大大小小顺顺序序排排列列起起来来；；(2)把把最最末末两两个个具具有有最最小小概概率率的的元元素素之之概概率率加加起起来来；；​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码(3)把把该该概概率率之之和和同同其其余余概概率率由由大大到到小小排排队队，，然然后后再再把把两两个个最最小小概概率率加加起起来来，，再再重重新新排排队队；；重复复步步骤骤,直直到到最最后后只只剩剩下下两两个个概概率率为为止止。。在上上述述工工作作完完毕毕之之后后，，从从最最后后两两个个概概率率开开始始逐逐步步向向前前进进行行编编码码。。对对于于概概率率大大的的赋赋予予0，，小小的的赋赋予予1。。​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码经霍霍夫夫曼曼编编码码后后，，平平均均码码长长为为：：=0.4××1＋＋0.30××2＋＋0.1××4+0.06××5+0.04××5=2.20（（bit））​哈哈夫夫曼曼（（Huffman））编编码码3.Huffman编编码码的的几几点点说说明明（1））Huffman编编码码是是最最佳佳的的，，虽虽然然构构造造出出来来的的码码不不唯唯一一，，但但其其平平均均码码长长却却相相同同，，所所以以不不影影响响编编码码效效率率和和数数据据压压缩缩性性能能。。（2）由由于Huffman码码的码长长参差不不齐，因因此，存存在一个个输入、、输出速速率匹配配问题。。解决的的办法是是设置一一定容量量的缓冲冲存储器器。（3）Huffman码在存存储或传传输过程程中，如如果出现现误码，，可能会会引起误误码的连连续传播播，1bit的的误码可可能把一一大串码码字全部部破坏，，因此，，限制了了Huffman码的的使用。。​哈哈夫曼（（Huffman）编编码（4）Huffman编码对对不同信信源其编编码效率率也不尽尽相同。。当信源源概率是是2的负负次幂时时，Huffman码码的编码码效率达达到100％；；当信源源概率相相等时，，其编码码效率最最低。这这表明在在使用Huffman方法编编码时，，只有当当信源概概率分布布很不均均匀时，，Huffman码才才会收到到显著的的效果。。（5）Huffman编码应应用时，，均需要要与其他他编码结结合起来来使用，，才能进进一步提提高数据据压缩比比。例如如，在静静态图像像处理标标准JPEG中中，先对对图像像像素进行行DCT变换、、量化、、Z形扫扫描、游游程编码码后，再再进行霍霍夫曼编编码。​4.4.2香农农-费诺诺编码具体编码码方法如如下：（1）把把按按概概率由大大到小、、从上到到下排成成一列，，然后把把分成两组组，，，，并使这这两组符符号概率率和相等等或几乎乎相等，，即：（2）把把两组分分别按0，1赋赋值,例例如将第第一组赋赋值为0，则第第二组赋赋值为1。然后后分组、、赋值，，不断反反复，直直到每组组只有一一种输入入为止。。将每个个所赋的的值依次次排列起起来就是是香农-费费诺编码码。​4.4.2香农农-费诺诺编码以前面的的数据为为例，香香农-编编码费诺诺如图4.5所所示。​算算术编码码理论上，，用Huffman方方法对源源数据流流进行编编码可达达到最佳佳编码效效果。但但由于计计算机中中存储、、处理的的最小单单位是““位”，，因此，，在一些些情况下下，实际际压缩比比与理论论压缩比比的极限限相去甚甚远。算术编码码把要压压缩处理理的整段段数据映映射到——段实数数半开区区间[0，1]内的某某一区段段，构造造出小于于1且大大于或等等于0的的数值。。这个数数值是输输入数据据流的唯唯—可译译代码。。​算算术编码码下面通过过一个例例子来说说明算术术编码的的方法。。对一个5符号信信源A＝＝{a1，a2，a3，a2，a4}，各各字符出出现的概概率和设设定的取取值范围围如下表表4.2：​算算术编码码为讨论方方便起见见，假定定有式中Ns为新子子区间的的起始位位置；Fs为前前子区间间的起始始位置，，Cl当当前符号号的区间间左端；；Ne为新子子区间的的结束位位置；Fe为前前子区间间的结束束位置；；Cr当当前符号号的区间间右端；；L为前前子区间间的长度度。按上述区区间的定定义，最最终结果果如表4.3：：​算算术编码码给定事件件序列的的算术编编码步骤骤如下：：（1）编编码器在在开始时时将“当当前间隔隔”[L，H]设设置为[0，1）。（2）对对每一事事件，编编码器按按步骤（（a）和和（b））进行处处理​算算术编码码（a）编编码器将将“当前前间隔””分为子子间隔，，每一个个事件一一个。（b）一一个子间间隔的大大小与下下一个将将出现的的事件的的概率成成比例，，编码器器选择子子间隔对对应于下下一个确确切发生生的事件件相对应应，并使使它成为为新的““当前间间隔”。。最后输出出的“当当前间隔隔”的下下边界就就是该给给定事件件序列的的算术编编码。​算算术编码码在算术编编码中有有几个问问题需要要注意：：由于实际际的计算算机的精精度不可可能无限限长，一一个明显显的问题题是运算算中出现现溢出，，但多数数机器都都有16、32或者64位的的精度，，因此这这个问题题可使用用比例缩缩放方法法解决。。算术编码码器对整整个消息息只产生生一个码码字，这这个码字字是在间间隔[0，1]中的一一个实数数，因此此译码器器在接收收到表示示这个实实数的所所有位之之前不能能进行译译码。算术编码码也是一一种对错错误很敏敏感的编编码方法法，如果果有一位位发生错错误就会会导致整整个消息息译错。。​游游程编码码（RLC）游程编码码是一种种利用空空间冗余余度压缩缩图像的的方法，，相对比比较简单单，也属属于统计计编码类类。设图像中中的某一一行或某某一块像像素经采采样或经经某种方方法变换换后的系系数为，，如如图4.7所示示。某一一行或某某一块内内像素值值可可分为k段，长长度为为的连续续串，每每个串具具有相同同的值，，那么，，该图像像的某一一行或某某一块可可由下面面偶对来来表示：：，，其中为为每个个串内的的代表值值，为为串的长长度。​游游程编码码（RLC）​游游程编码码（RLC）串长li就是游程程长度（（Run-length），，简写为为RL，，即由字字符或采采样值或或灰度值值构成的的数据流流中各个个字符等等重复出出现而形形成的字字符串的的长度。。基本结结构如图图4.8所示。。​游游程编编码（（RLC））游程编编码分分为定定长游游程编编码和和变长长游程程编码码两类类。定定长游游程编编码是是指RL位数数是固固定的的。变变长游游程编编码是是指RL位数数是不不固定定的。。游程编编码一一般不不直接接应用用于多多灰度度图像像，但但比较较适合合于二二值图图像的的编码码。例例如黑黑白传传真图图像的的编码码等。。为了了达到到较好好的压压缩效效果，，有时时游程程编码码和其其他一一些编编码方方法混混合使使用。。定义游游程和和游程程长度度后，，就可可以把把任何何二元元序列列变换换成游游程长长度的的序列列，简简称游游程序序列。。这一一变换换是可可逆的的，一一一对对应的的。​编编码LZW压缩缩编码码是一一种无无损压压缩编编码。。LZW的的基本本思想想是用用符号号代替替一串串字符符，这这一串串字符符可以以是有有意义义的，，也可可以是是无意意义的的。在在编码码中仅仅仅把把字符符串看看成是是一个个号码码，而而不去去管它它代表表什么么意思思。1.编编码码算法法LZW编码码是围围绕称称为词词典的的转换换表来来完成成的。。这张张转换换表用用来存存放称称为前前缀（（Prefix）的的字符符序列列，并并且为为每个个表项项分配配一个个码字字（Codeword），，或者者叫做做序号号。​编编码LZW编码码算法法的具具体执执行步步骤如如下：：步骤1：开开始时时的词词典包包含所所有可可能的的根（（Root），，而当当前前前缀P是空空的；；步骤2：当当前字字符（（C））：=字符符流中中的下下一个个字符符；步骤3：判判断缀缀-符符串P+C是否否在词词典中中如果““是””：P：=P+C，，即用用C扩扩展P）；；如果““否””把代表表当前前前缀缀P的的码字字输出出到码码字流流；把缀-符串串P+C添添加到到词典典；令P：：=C，，即即现在在的P仅包包含一一个字字符C；步骤4：判判断码码字流流中是是否还还有码码字要要译如果““是””，就就返回回到步步骤2；如果““否””把代表表当前前前缀缀P的的码字字输出出到码码字流流；结束。。LZW编码码算法法可用用伪码码表示示。开开始时时假设设编码码词典典包含含若干干个已已经定定义的的单个个码字字。​编编码【例4.4】256个字字符的的码字字的伪伪码形形式表表示：：Dictionary[j]←allnsingle-character，j＝1，2，，…，，nj←n+1Prefix←←readfirstCharacterinCharstreamwhile（（（C←←nextCharacter）!=NULL））BeginIfPrefix.CisinDictionaryPrefix←←Prefix.CelseCodestream←←cWforPrefixDictionary[j]←Prefix.Cj←n+1Prefix←←CendCodestream←←cWforPrefix​编编码2.译译码码算法法LZW译码码算法法中还还用到到另外外两个个术语语：①①当前前码字字（Currentcodeword）：：指当当前正正在处处理的的码字字，用用cW表示示，用用string.cW表表示当当前缀缀-符符串；；②先先前码码字（（Previouscodeword）：：指先先于当当前码码字的的码字字，用用pW表示示，用用string.pW表表示先先前缀缀-符符串。。LZW译码码算法法开始始时，，译码码词典典与编编码词词典相相同，，它包包含所所有可可能的的前缀缀根（roots））。​编编码LZW译码码算法法的具具体执执行步步骤如如下：：步骤1：在在开始始译码码时词词典包包含所所有可可能的的前缀缀根（（Root）；；步骤2：cW：：=码码字流流中的的第一一个码码字；；步骤3：输输出当当前缀缀-符符串string.cW到码码字流流；步骤4：先先前码码字pW：：=当当前前码字字cW；步骤5：当当前码码字cW：：=码码字字流中中的下下一个个码字字；步骤6：判判断先先前缀缀-符符串string.pW是否否在词词典中中如果“是””：把先前缀-符串string.pW输输出到字符符流；当前前缀P：=先前前缀-符串串string.pW；当前字符C：=当前前前缀-符符串string.cW的第第一个字符符；把缀-符串串P+C添添加到词典典；如果“否””：当前前缀P：=先前前缀-符串串string.pW；当前字符C：=当前前缀-符串串string.cW的第一一个字符；；输出缀-符符串P+C到字符流流，然后把把它添加到到词典中。。步骤7：判判断码字流流中是否还还有码字要要译如果“是””，就返回回到步骤4；如果“否””，结束。。​4.4.5LZW编码【例4.6】编码字字符串如表表4.6所所示，编码码过程如表表4.7所所示。现说说明如下：：“步骤””栏表示编编码步骤；；“位置””栏表示在在输入数据据中的当前前位置；““词典”栏栏表示添加加到词典中中的缀-符符串，它的的索引在括括号中；““输出”栏栏表示码字字输出。​4.4.5LZW编码表4.8解解释了译码码过程。每每个译码步步骤译码器器读一个码码字，输出出相应的缀缀-符串，，并把它添添加到词典典中。例如如，在步骤骤4中，先先前码字（（2）存储储在先前码码字（pW）中，当当前码字（cW））是（4）），当前缀-符符串​4.4.5LZW编码string.cW是输出（（“AB”），先先前缀-符符串string.pW（（"B"））是用当前前缀-符串串string.cW（"A"）的的第一个字字符，其结结果（"BA"））添加到到词典中，，它的索引引号是（6）。​4.5预预测编码4.5.1概述4.5.2无损预预测编码4.5.3有损预预测编码​4.5.1概述预测编码是是根据离散散信号之间间存在着一一定的相关关性，利用用前面的一一个或多个个信号对下下一信号进进行预测，，然后对实实际值和预预测值的差差（预测误误差）进行行编码。预测编码中中典型的压压缩方法有有脉冲编码码调制（PCM，PulseCodeModulation）、差分分脉冲编码码调制（DPCM，，DifferentialPulseCodeModulation）、、自适应差差分脉冲编编码调制（（ADPCM，AdaptiveDifferentialPulseCodeModulation）等。。预测编码可可分为无损损预测编码码和有损预预测编码。。​4.5.2无损预预测编码无损预测编编码器的工工作原理图图和预测原原理如图4.9和图图4.10所示。其其中f（i,j）的预测值为为，将的的差值进进行无损熵熵编码，熵熵编码器可可采用霍夫夫曼编码或或算术编码码。图4.10给出出了像素（（i，j））的预测图图，图中给给出了（i，j）的的三个相邻邻像素，由由先前三三点预测，，定义为：：其中a1,a2,a3称预测系系数，都是是待定参数数。如果预预测器中预预测系数是是固定不变变的常数，，称之为线线性预测。。​4.5.2无损预预测编码图4.9

无损预测编码器工作原理压缩源图像预测器熵编码器编码表​4.5.2无损预预测编码预测误差计计算公式如如下：设a=f（（i,j-1），b=f（i-1,j）,c=f（i-1,j-1），，的的预测方法法如图4.11所示示，可有8种选择方方法。​4.5.2无损预预测编码​4.5.2无损预预测编码【例4.7】设有一一幅图像，，f（i-1,j-1），f（i-1,j），，f（i,j-1）），f（i,j）的的灰度值分分别为253,252,253,255，用图图4.11第四种选选择方法预预测f（i,j）的灰度值，，并计算预预测误差。。解：=a+b-c=f（i,j-1）+f（i-1,j）-f（i-1,j-1）=253+252-252=253预测误差=255-253=2​4.5.3有损预预测编码如果不是直直接对差值值信号进行行编码，而而是对差值值信号进行行量化后再再进行编码码就称之为为有损预测测编码。有有损预测方方法有多种种，其中差差分脉冲编编码调制（（DifferentialPulseCodeModulation，简简称DPCM），是是一种具有有代表性的的编码方法法。DPCM系系统由编码码器和解码码器组成，，它们各有有一个相同同的预测器器。图像DPCM系系统的工作作原理如图图4.12所示。系系统包括发发送、接收收和信道传传输三个部部分。​4.5.3有损预预测编码​4.6变变换编码4.6.1变换编编码的基本本原理4.6.2离散余余弦变换编编码4.6.3小波变变换​4.6.1变换编编码的基本本原理变换编码的的原理如图图4.13所示。从从图中看出出，存储或或传输都是是在变换域域中进行的的，即传输输或存储都都不是空域域图像而是是变换域系系数。图4.13变换编编码、解码码原理框图图​4.6.2离散余余弦变换编编码DCT计算复复杂度适中，，又具有可分分离特性，还还有快速算法法等特点，所所以近年来在在图像数据压压缩中，采用用离散余弦变变换编码的方方案很多，特特别是20世世纪80年代代迅速崛起的的多媒体技术术中，JPEG、MPEG、H.261等压缩缩标准，都用用到离散余弦弦变换编码进进行数据压缩缩。二维离散偶余余弦正变换公公式为：式中，x,y,u,v＝＝0，1………，N-1。。，当u=v=0时。，当u=1，2……，N-1；；v=1，2…，N-1时.​离离散余弦变变换编码二维离散偶余余弦逆变换公公式为：式中，x,y,u,v＝＝0，1………，N-1。。，当u=v=0时。，当u=1，，2…，N-1；v=1，2…，N-1时。​离离散余弦变变换编码从图4-14可以看出，，采用DCT进行变换编编码时，通常常首先将原始始图像分成子子块，对每一一子块经正交交变换得到变变换系数，并并对变换系数数经过量化和和取舍，然后后采用熵编码码等方式进行行编码后，再再由信道传输输到接收端。。在接收端，，经过解码、、反量化、逆逆变换后，得得到重建图像像。​小小波变换小波变换对图图像的压缩类类似于离散余余弦变换，即即都是对图像像进行变换。。由时域变换换到频域，然然后再量化、、编码、输出出。不同之处处在于小波变变换是对整幅幅图像进行变变换；小波变变换没有量化化表，它主要要依据变换后后各级分辨率率之间的自相相似的特点，，采用逐级逼逼近技术实现现减少数据存存储的目的。。小波变换继承承了Fourier分析析的优点，同同时又克服它它的许多缺点点，所以它在在静态和动态态图像压缩领领域得到广泛泛的应用，并并且已经成为为某些图像压压缩国际标准准（如MPEG-4）的的重要环节。。​4.7其他编编码分分形编码矢矢量量化编编码子子带编码​分分形编码分形编码与分分形几何相关关。所谓分形形几何就是研研究无限复杂杂但具有一定定意义下的自自相似图形和和结构的几何何学。分形编编码正是利用用分形几何中中自相似的原原理来实现数数据压缩的。。首先对图像像进行分块，，然后再去寻寻找各块之间间的相似性，，这里相似性性的描述主要要是依靠仿射射变换来确定定的，一旦找找到了每块的的仿射变换，，就保存下这这个仿射变换换的系数，由由于每块的数数据量远大于于仿射变换的的系数，因而而图像得以大大幅度地压缩缩。分形图像编码码和解码不够够成熟，产生生的压缩比不不够高。压缩缩效果还不十十分理想，在在当前图像压压缩编码中还还不能占据主主导地位。​矢矢量量化编编码矢量量化编码码利用相邻图图像数据间的的高度相关性性，将输入图图像数据序列列分组，每一一组由m个数数据构成一个个M维矢量，，一起进行编编码，即一次次量化多个点点。根据香农农失真率理论论，对于无记记忆信源，矢矢量量化编码码总是优于标标量量化编码码。矢量量化编码码是有损编码码。​子子带编码由于人眼对不不同频域段的的敏感程度不不同，图像信信号可以划分分为不同的频频域段。子带编码的基基本思想是利利用一滤波器器组，将采样样将输入信号号分解为高频频分量和低频频分量，然后后分别对高频频和低频分量量进行量化和和编码。解码码时，高频分分量和低频分分量经过插值值和共轭滤波波器而合成原原信号。​4.8视频频编码帧帧内预测编码码帧帧间预测编编码活活动图像帧帧间内插​4.8视频频编码视频编码系统统的基本结构构如图4.15所示。信源模型量化参数参数统计特性重建视频噪声输入视频分析量化二进制编码编码器有损过程无损过程信道综合反量化二进制解码解码器图4.15视频编码系统的一般组成​帧帧内预测编码码在视频预测编编码中，主要要分为帧内预预测编码和帧帧间预测编码码。所谓帧内预测测，就是在一一个视频帧，，即一幅图像像内进行的预预测。帧内预测编码码的优点是算算法简单，易易于实现，但但压缩比比较较低，因此在在视频图像压压缩中几乎不不单独使用。。​帧帧间预测编编码帧间预测编码码就是利用视视频图像帧间间的相关性，，即时间相关关性，来获得得比帧内编码码高得多的压压缩比。具有运动补偿偿的帧间预测测编码是视频频压缩的关键键技术之一，，它包括以下下几个步骤：：首先，将图像像分解成相对对静止的背景景和若干运动动的物体，通通过运动估值值得到每个物物体的位移矢矢量；然后，利用位位移矢量计算算经运动补偿偿后的预测值值最后对预测误误差进行量化化、编码、传传输，同时将将位移矢量和和图像分解方方式等信息送送到接收端。。​帧帧间预测编编码在具有运动补补偿的帧间预预测编码系统统中，对图像像静止区和不不同运动区的的实时完善分分解和运动矢矢量计算是较较为复杂和困困难的。在实实际实现时经经常采用的是是像素递归法法和块匹配法法两种简化的的办法。像素递归法的的具体作法是是，通过某种种较为简单的的方法首先将将图像分割成成运动区和静静止区，在静静止区内像素素的位移为零零，不进行递递归运算；对对运动区内的的像素，利用用该像素左边边或正上方像像素的位移矢矢量D作为本本像素的位移移矢量，然后后用前一帧对对应位置上经经位移D后的的像素值作为为当前帧中该该像素的预测测值。如果预预测误差小于于某一阈值，，则认为该像像素可预测，，无需传送信信息；如果预预测误差大于于该阈值，编编码器则需传传送量化后的的预测误差、、以及该像素素的地址，收收、发双方各各自根据量化化后的预测误误差更新位移移矢量。​帧帧间预测编编码块匹配法将图图像划分为许许多子块，并并认为将每个个子块视为一一个“运动物物体”。对于于某一时间t，图像帧中中的某一子块块如果在另一一时间t-t1的帧中可可以找到若干干与其十分相相似的子块，，则称其中最最为相似的子子块为匹配块块，并认为该该匹配块是时时间t-t1的帧中相应应子块位移的的结果。位移移矢量由两帧帧中相应子块块的坐标决定定。在块匹配方法法中需要解决决两个问题：：一是确定判判别两个子块块匹配的准则则；二是寻找找计算量最少少的匹配搜索索算法。​活活动图像帧帧间内插活动图像的帧帧间内插编码码是在系统发发送端每隔一一段时间丢弃弃一帧或几帧帧图像，而在在接收端再利利用图像的帧帧间相关性将将丢弃的帧通通过内插恢复复出来，以防防止帧率下降降引起闪烁和和动作不连续续。恢复丢弃帧的的一个简单办办法是利用线线性内插，缺缺点在于当图图像中有运动动物体时，引引起图像模糊糊，为解决这这一问题可采采用带有运动动补偿的帧间间内插。​4.9本章小小结在多媒体应用用系统中，必必须解决视频频、图像、音音频等大容量量数据的存储储和实时展示示等问题。多多媒体数据压压缩的目的，，就是为了最最有效地利用用有限资源。。我们希望用尽尽可能少的比比特数来表示示源信号并能能将其还原。。因此，压缩缩的任务就是是保持信源信信号在一个可可以接受的状状况的前提下下把需要的比比特数减到最最少程度，这这样来减少存存储、处理和和传输的成本本。​谢谢1月-2320:39:1220:3920:391月-231月-2320:3920:3920:39:121月-231月-2320:39:122023/1/520:39:129、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。20:39:1320:39:1320:391/5/20238:39:13PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。1月-2320:39:1320:39Jan-2305-Jan-2312、故人江海别别，几度隔山山川。。20:39:1320:39:1320:39Thursday,January5,202313、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。1月-231月-2320:39:1320:39:13January5,202314、他乡生白发发，旧国见青青山。。05一月20238:39:13下午20:39:131月-2315、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要