第10讲 图像编码技术1

数字图像处理第十讲图像编码技术1

主讲教师吴凡动机/原因：表达数字图象所需数据量通常很大图像编码： 采用对图象的新的表达方法以减小所需的数据量

数据和信息：数据是信息的载体 对给定量的信息可用不同的数据量来表示 对给定量的信息，设法减少表达这些信息的 数据量称为数据压缩

图象压缩（编码）和图象解压缩（解码）图像编码技术图象压缩方法的分类

： 信息保存型： 在压缩和解压缩过程中没有信息损失 压缩率一般在2~10之间 信息损失型：

常能取得较高的压缩率（几十~几百） 压缩后并不能经解压缩恢复原状 准无损（near-lossless）：图像编码技术基础图像压缩模型图像压缩标准提纲数据冗余编码冗余像素间冗余心理视觉冗余保真度准则图像编码模型信息论简介无失真编码定理提纲数据冗余的概念 数据是信息的载体 同量的数据可表达不同量的信息 同量的信息可用不同量的数据表达

冗余 数据表达了无用的信息 数据表达了已表达的信息数据冗余与压缩相对数据冗余

压缩率：

CR

在开区间(0,

)中取值

n1和n2代表2个数据集合中的信息载体单位的个数

数据冗余可定量描述，相对冗余：

数据冗余与压缩数据冗余类别 (1)像素间冗余 空间冗余，几何冗余(2)编码冗余 与灰度分布的概率特性有关(3)心理视觉冗余 与主观感觉有关减少/消除其中的一种/多种冗余，就能取得数据压缩的效果数据冗余与压缩图（e）和（f）显示了沿每幅图像的某条线计算得到的各自的相关系数。这些系数按下式计算：图像像素间一般具有相关性，某一像素的性质可由其邻近像素来预测，故存在相关冗余（空间冗余）像素间冗余像素间冗余 直接与象素间相关性联系

规则冗余大不规则冗余小数据冗余与压缩映射编码冗余

编码：需建立码本来表达数据

码本：用来表达一定量的信息或一组事件所 需的一系列符号（如字母、数字等）

码字：对每个信息或事件所赋的码符号序列

码字的长度（字长）： 每个码字里的符号个数数据冗余与压缩编码冗余 图象中灰度出现的概率 不同灰度出现的概率不同

平均比特数 用较少的比特数表示出现概率较大的灰度级 用较多的比特数表示出现概率较小的灰度级数据冗余与压缩M×N的图象进行编码所需要的比特数？编码冗余根据压缩比公式3/2.7=1.11。因此使用编码1大约有10%的数据是冗余的。冗余水平编码冗余人眼对所有视觉信息感受的灵敏度不同.在正常的视觉处理过程中各种信息的相对重要程度不同,那些不十分重要的信息称为心理冗余.心理视觉冗余什么是量化？图象保真度信息保存型/信息损失型描述解码图象相对于原始图象的偏离程度对信息损失的测度主观保真度准则主观测量图象的质量，因人而异，应用不方便客观保真度准则用编码输入图与解码输出图的某个确定函数表示损失的信息量，便于计算或测量图像保真度1.客观保真度准则 点误差 图误差 均方根误差

均方信噪比图像保真度客观保真度准则（归一化）信噪比：令单位：分贝（dB）

峰值信噪比图像保真度主观保真度准则 观察者对图象综合评价的平均 电视图象质量评价尺度

图像保真度一个图像压缩系统包括两个结构块：编码器和解码器。编码器由一个消除输了冗余的信源编码器和一个用于增强信源编码输出的噪声抗扰性的信道编码器构成。解码器由一个信源解码器和一个信道解码器构成。如果输出图像是输入图像的准确复制，则称为无损压缩，否则为有损压缩。图像编解码系统模型信源编码器和信源解码器信源编码器的任务是减少或消除输入图像的编码冗余，像素间冗余和心理视觉冗余。通常有以下三个阶段：第1阶段：映射器将输入数据转换为可以减少输入图像中像素间冗余的格式。第2阶段：量化器将转换程序的输出精度调到与予设的保真度准则相一致。减少输