0010第三章交通信息處理技術(shù)(已修改)
2025-02-21 20:45 本頁面
【正文】 第三章 交通信息處理技術(shù) 主要內(nèi)容： 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 交通信息融合處理技術(shù) 交通流與行程時(shí)間預(yù)測(cè)技術(shù) 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 一、數(shù)據(jù)壓縮的必要性 數(shù)據(jù)壓縮的 必要性 ? 原始采集的數(shù)據(jù)，特別是視頻檢測(cè)數(shù)據(jù)非常大，若不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將嚴(yán)重影響傳輸效率。 ? 例如一幀 640 480像素、 24比特顏色編碼的畫面，在 650M容量的CD－ ROM光盤上能存儲(chǔ)多長(zhǎng)的活動(dòng)圖像？ 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮的 目的 采用各種方法去除冗余，以盡量少的數(shù)據(jù)量來表示和重建圖像。 （ 1） 冗余 冗余 是指信息所具有的各種性質(zhì)中多余的無用空間，其多余的程度叫做“冗余度”。 信息量、數(shù)據(jù)量和冗余量之間的關(guān)系式： I = D du I代表信息量 D表示數(shù)據(jù)量 du是冗余量 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) （ 2）冗余的分類 知識(shí)冗余、結(jié)構(gòu)冗余、空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余等。 ? 知識(shí)冗余： 人類一旦掌握了知識(shí)，憑借經(jīng)驗(yàn)就可辨別事物，無須進(jìn)行全面的比較和辨別。 ? 結(jié)構(gòu)冗余： 在數(shù)字化圖像中，具有規(guī)則紋理的表面、 大面積相互重疊的相同圖案，規(guī)則有序排列的圖形 等結(jié)構(gòu)，都存在數(shù)據(jù)冗余，這種結(jié)構(gòu)上的冗余叫做“結(jié)構(gòu)冗余”。 ? 空間冗余： 在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性，這些相關(guān)的光成像結(jié)構(gòu)在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) ? 時(shí)間冗余：這是序列圖像和語音數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余。序列圖像一般是位于一時(shí)間軸區(qū)間的一組連續(xù)畫面，前后幀之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。當(dāng)播放該圖象序列時(shí)，隨著時(shí)間的推移，若干幀畫面的某些地方發(fā)生了變化，但有的部位卻沒有變化，這就形成了時(shí)間冗余。 ? 信息熵冗余：是指數(shù)據(jù)所攜帶的信息量少于數(shù)據(jù)本身所反映出來的數(shù)據(jù)冗余 。 例如 若信號(hào)｛ a1， a2｝的概率分別為 P(a1)=, P(a2)=, 則信號(hào)的平均信息量為 H(x)=－ ( + )=(bit) 用二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示這兩個(gè)信號(hào)時(shí)需用 1bit顯然出現(xiàn)了 數(shù)據(jù)冗余。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮的評(píng)價(jià) 數(shù)據(jù)壓縮方法的優(yōu)劣主要由所能達(dá)到的壓縮倍數(shù) 、 從壓縮后的數(shù)據(jù)所能恢復(fù) （ 或稱重建 ） 的圖像 （ 或聲音 ） 質(zhì)量 、 以及壓縮和解壓縮的速度等幾方面來評(píng)價(jià) 。 壓縮的倍數(shù)也稱壓縮率 ， 通常有兩種衡量的方法 （ 1） 由壓縮前與壓縮后的總的數(shù)據(jù)量之比來表示 例如 ， 一幅 1024 768像素點(diǎn)組成的黑白圖像 ， 每像素具有 8bit， 通過使其分辨率降低為 512 384， 又經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮使每個(gè)像素平均僅用 ，則壓縮倍數(shù)為 64倍 ， 或稱其壓縮率為 1:64。 （ 2） 用壓縮后的比特流中每個(gè)顯示像素的平均比特?cái)?shù) bpdp（ bit per displayed pixel）來表示 例如，以 15000字節(jié)存儲(chǔ)一幅 256 240的圖像，則壓縮率為 （ 15000 8） /（ 256 240） =2比特 /像素 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮的分類 數(shù)據(jù)壓縮也稱為數(shù)據(jù)編碼。 （ 1）無損壓縮 ? 利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，可完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)而不引起任何失真，但壓縮率受到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)冗余度的理論限制，一般為 2:1到 5:1。 ? 應(yīng)用范圍：文本數(shù)據(jù)、程序、特殊場(chǎng)合的圖像數(shù)據(jù)（如指紋圖像、醫(yī)學(xué)圖像等）。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) （ 2）有損壓縮 利用人類視覺對(duì)圖像中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮過程中損失一定的信息，所損失的信息不影響對(duì)原始圖像的理解。 應(yīng)用范圍：語言、圖像、視頻數(shù)據(jù)。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) 二、靜態(tài)圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG JPEG標(biāo)準(zhǔn) ? JPEG （ joint photographic experts group） 是一個(gè)負(fù)責(zé)制定靜態(tài)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的專家組，他們開發(fā)的算法稱為 JPEG算法 ，又稱為 JPEG標(biāo)準(zhǔn) 。 ? JPEG標(biāo)準(zhǔn)主要用于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮，例如電子抓拍圖像。 ? JPEG文件的擴(kuò)展名為 .jpg或 .jpeg，它用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，獲取得極高的壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富生動(dòng)的圖像。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) JPEG包括兩種基本壓縮算法 ?采用以離散余弦變換 (DCT discrete cosine transform)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法 例如在壓縮比為 1:25的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別。 ?采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) JPEG原理 JPEG有損壓縮利用人視覺系統(tǒng)特性，使用量化和無損壓縮編碼相結(jié)合來去掉視覺的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù) （ 1） DCT變換 離散余弦變換 DCT是數(shù)碼率壓縮需要常用的一個(gè)變換編碼方法。 DCT是先將整體圖像分成 N*N像素塊，然后對(duì) N*N像素塊逐一進(jìn)行 DCT變換。由于大多數(shù)圖像的高頻分量較小，相應(yīng)于圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加上人眼對(duì)高頻成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化。因此，傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率要大大小于傳送圖像像素所用的數(shù)碼率。到達(dá)接
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