【正文】 另一方面，圖像數據中確實存在大量的冗余數據。隨著科學技術的發(fā)展 ，人們對壓縮率的要求越來越高，現在出現了更多的編碼方法，主要有KTL 編碼，分形編碼，模型編碼，子帶編碼，基于小波的編碼等。 （ 4）從客觀和主觀兩個方面來評定上述幾種編碼方式的優(yōu)劣。 工作的重點是研究各種編碼算法具體實現圖像壓縮是的優(yōu)劣，具體從圖像編碼前后的質量對比以及實現壓縮所需要的時間兩個方面進行比較。 從技術革命的方向， Kunt 提出過第一代、第二代圖像編碼的概念，他把 1948年－ 1988年這 40 年中研究的基于去除冗余度的編碼方法稱為第一代編碼，如 PCM、 DPCM、 DM、亞取樣編碼法等，變換領域的 DFT、 DCT、沃爾什－哈達瑪（ DWHT）變換編碼等，以及以此為基礎的混合編碼法均屬于經典的第一代編碼法 【 4】 。只要能夠找到改變概率分布不均勻性和去除相關性的相關方法和手段，就可以有效的實現數據的編 碼。 圖像編碼的目的是為了減少原始數據的數據量，即以最少的比特數來表示原來的圖像，同時又要能保持原圖像的質量，滿足設定的要求 [2]。數字圖像編碼技術被廣泛應用到多媒體、通訊、醫(yī)學等各個領域，在未來的科技領域，它必然具有強大的生命力和無限的發(fā)展空間。matlab； Huffman coding； arithmetic coding； DPCM coding. 目錄 1 緒論 .............................................. 1 圖像編碼的研究意義 ................................ 1 圖像編碼的研究現狀和發(fā)展 .......................... 1 本課題的主要工作 .................................. 1 2 圖像編碼概述 ...................................... 2 圖像編碼的必要性和可能性 .......................... 2 圖像編碼方法分類 .................................. 3 圖像編碼質量的評價 ................................ 4 圖像質量的客觀評價 ........................... 4 圖像質量評價的主觀準則 ....................... 5 .................. 6 霍夫曼編碼 ........................................ 6 霍夫曼編碼的基本原理 .............................. 6 霍夫曼編碼的實現過程 .............................. 7 霍夫曼編碼的實現及評價 ............................ 8 編碼結果 ..................................... 8 霍夫曼編碼的客觀評價 ......................... 9 霍夫曼編碼的主觀評價 ......................... 9 實驗結果分析 ................................. 9 與實現及其性能對比 ................... 10 算術編碼 ......................................... 10 算術編碼的基本原理 ............................... 10 算術編碼的實現過程 ............................... 11 算術編碼的實現及評價 ............................. 12 編碼結果 .................................... 12 算術編碼的客觀評價 .......................... 13 算術編碼主觀評價 ............................ 13 實驗結果分析 ................................ 13 ................... 13 DPCM 編碼 ........................................ 13 DPCM 編碼的基本原理 .............................. 14 DPCM 編碼的實現過程 .............................. 15 DPCM 編碼的實現及評價 ............................ 18 編碼結果 .................................... 18 的客觀評價 .............................. 18 的主觀評價 .............................. 19 實驗結果分析 ................................ 19 ............................................ 19 致謝 ................................................... 20 附錄 A 英文文獻原文 ..................................... 36 附錄 B 英文文獻翻譯 ..................................... 36 附錄 C 源程序 ........................................... 49 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 56 頁 1 緒論 圖像編碼的研究意義 以通信技術和計算機為主的信息技術高速發(fā)展，信息技術的廣泛使用正在悄悄改變著人們的生活和生產方式。霍夫曼編碼 。 指導教師簽名 陳莉 專業(yè)負責人簽名 熊曉軍王戰(zhàn)備 學院領導簽名 批準日期 20200111 圖像編碼技術研究 任蕾 （陜西理工學院 物理與電信工程學院 通信工程專業(yè) 通信 1102班，陜西 漢中 723003） 指導教師：陳莉 [摘要 ]圖像編碼是指在滿足一定質量（信噪比的要求或主觀評價得分）的條件下，以較少比特數表示圖像或圖像中所包含信息的技術。 47周：研究現有圖像預測編碼、變換域編碼，對編碼的算法作詳細研究整理。首先 ,對經過高精度模 數變換的原始數字圖像進行去相關處理，去除信息的冗余度；然后，根據一定的允許失真要求，對去相關后的信號編碼即重新碼化。這一典型的數字化過程大大增加對傳輸信道容量的要求。因此，在圖像數字化的同時，往往必須進行頻帶壓縮。一般用線性預測和正交變換 進行去相關處理；與之相對應，圖像編碼方案也分成預測編碼和變換域編碼兩大類。 811周：對現有的編碼算法在 MATLAB下仿真驗證。本文研究了霍夫曼編碼、算術編碼、 DPCM 編碼的數學模型、原理，對這幾種編碼算法進行詳細描述比較。算術 編碼 。在未來的信息世界中 ，大部分的信息是以數字化的方式來表示、存儲和傳輸的，而在這些數字化信息中絕大部分是圖像信息。圖像編碼不僅是各種媒體壓縮和傳輸的基礎，也 是影響媒體壓縮效果好壞的關鍵因素 [1]。編碼減少了數據的存儲空間，這樣無論是在數據傳輸還是在數據處理的時候都會給我們帶來非常大的便利。 圖像編碼是信源編碼的一種，但是它真正作為一種科學研究，僅僅只有六十年左右 [3]。第二代編碼方法多是 80年代以后提出的新的編碼方法，如金字塔編碼、分形編碼、基于神經網絡的編碼、小波變換編碼、模型基編碼、分形壓縮等。 為了實現以上目標，本文主要做了以下的工作： （ 1）編譯合適的程序，對于每種編碼算法都編譯對應的壓縮程序，以期 達到良好的壓縮效果，為以后評比個壓縮編碼算法的優(yōu)劣做準備。 2 圖像編碼概述 在 20 世紀 30～ 40 年代開始 慢慢了 形成圖像編碼的理論， 1948 年香農提出能使 信源與信道匹配的香農編碼， 1949 年香農在《有噪聲時的通信》一文中提出了信道容量的概念和信道編碼定理，為信道編碼奠定了理論基礎。 圖像編碼的必要性和可能性 一方面，近年來計算機技術、微電子技術和和網絡技術的迅猛發(fā)展為多媒體的發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)越的條件，多媒體已經被人們廣泛的應用于生活的各個領域。一般情況下，圖像數據中可能存在著以下幾種冗余 [7]： 空間冗余（像素間冗余、幾何冗余）：這種冗余常常出現在圖像數據當中。 結構冗余：有些圖像存在較強的紋理結構，如墻紙、草席等圖像，稱之存在結構冗余。去除冗余數據能夠節(jié)省存儲和傳輸中的數據，同時又不會損壞圖像信源的有效信息。圖像編碼主要就是研究壓縮數碼率 [9]。 圖像編碼方法 分類 1948 年，奧立弗提出了第一個編碼理論 脈沖編碼調制（ Pulse Coding Modulation,PCM） 。 PCM 只是將模擬信號轉換為數字信號，沒有對信號進行任何壓縮 [10]。 霍夫曼編碼 算術編碼 行程編碼 Lempel zev 編碼 ②有損壓縮編碼種類 預測編碼： DPCM，運動補償 頻率域方法：正交變換編碼（如 DCT），子帶編碼 空間域方法：統(tǒng)計分塊編碼，模型基編碼 基于重要性：濾波，子采樣，比特分配，向量量化 ③混合編碼 有 JBIG， H261， JPEG， MPEG，小波等技術?；蛘咧辽偈菢O相似地找到相當的對應關系 ,并且這種關系還可以讓編解碼之后的圖像沒有很強的失真。 變換編碼 所謂的變換編碼就是把圖像中的時域信號放到頻域信號當中進行編碼。常用的評價標準有兩種：一種是客觀準則；另一種是主觀準則。為了得到更加精確的數據，可以利用偶然誤差的高斯定理，當一組測量值的標準誤差為σ時，則其中的任何一個測量值的誤差ε有 %的可能性是在（－σ，＋σ）區(qū)間內。由于每個人的審美還有觀感不一樣，所以就利用多數人的態(tài)度，讓很多人去看同一張圖片，讓其打分。 本文就采用客觀準則和主觀準則這兩種準則來評價編碼圖像前后的質量。 ①霍夫曼編碼的基本步驟 霍夫曼編碼是一種無損編碼方法，其一般算法如下： （ 1）首先統(tǒng)計信源中各信息出現的概率，按信息出現的概率從大到小排序； （ 2）將兩個最小的概率相加成新的概率，于是剩余的概率就組成新的概率集合； （ 3）對這 個新組成的概率集合又重新排序，再次把其中兩個最小的概率相加，組成了新的概率集合。 霍夫曼編碼的結果不等長，硬件實現有相當大的困難，而且誤碼傳播嚴重。從圖中可以看到，符號只能出現在樹葉上，且任何一個字符的路徑都不允許是另一個字符路徑的前綴路徑，這樣，前綴編碼就構造成功了。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 7 頁 共 56 頁 圖 霍夫曼編碼實例 在實際應用中，由于在霍夫曼編碼之前需要知道信源數據符號（葉節(jié)點）的概率，給那些要求做實時編碼的任務 帶來了麻煩。 ② 統(tǒng)計圖像顏色的種數。然后將字符 0，賦給最后一行的第一小段，再將字符 1，賦給最后一行的第二小段，在 M 矩陣中，由于每一行的最后兩個數，都是這一行中概率最小的兩個數，所以將倒數第二行的最后兩個數進行相加，然后用相加的結果到倒數第一行中去尋找，肯定會在倒數第一行中找到一樣的值，然后記錄下來在倒數第一行中這個值的位置，再將這個在 M 矩陣中的位置對應到 N 矩陣中，將 N 矩陣中的該位置的字符賦給倒數第二行的第二小段和第三小段，最后在給 第二小段的后面賦字符 0，給第三小段后面賦字符 1，然后將在最后一行找到的那個數的左邊的數，一一對應到上一行去，右邊的數，向左串一位，再對應到上一行去，這樣依此類推，那么在 N 矩陣的第一行，可以得到最后陜西理工學院畢業(yè)設計 第 8 頁