【正文】 、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)重點(diǎn)研究的壓縮對(duì)象，不壓縮的數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)處理速度、通信信道的容量等無法承受的。 上 一 頁 下 一 頁 home ? 視覺特性和顯示設(shè)備引起的冗余 : ?人類視覺系統(tǒng)的一般分辨率估計(jì)是 26灰度等級(jí)，而圖像的量化采用是 28的灰度等級(jí)，稱為視覺冗余。 ? 算術(shù)編碼：隨信源數(shù)據(jù)不斷縮小實(shí)數(shù)區(qū)間，然后用一個(gè)與實(shí)數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼代表被編碼的信息。 如果碼字長(zhǎng)度嚴(yán)格按照所對(duì)應(yīng)符號(hào)出現(xiàn)概率大小逆序排列 ， 則編碼結(jié)果平均碼字長(zhǎng)度一定小于任何其他排列方式 。這樣的歸并過程可以用二叉樹描述。 ? （ 2）求概率分布 pi的第 i個(gè)灰度級(jí)的二進(jìn)制位數(shù) ni。 上 一 頁 下 一 頁 home 算術(shù)編碼 ? 在信源各符號(hào)概率接近的條件下，算術(shù)編碼是一種優(yōu)于Huffman編碼的方法。 上 一 頁 下 一 頁 home （ 3） 隨著序列符號(hào)的出現(xiàn) ， 子區(qū)按下列公式減少長(zhǎng)度 : ? 新子區(qū)左端 = 前子區(qū)左端 + 當(dāng)前子區(qū)左端 前子區(qū)長(zhǎng)度 ? 新子區(qū)長(zhǎng)度 = 前子區(qū)長(zhǎng)度 當(dāng)前子區(qū)長(zhǎng)度 ? 設(shè)初始子區(qū)為 [0， 1]， 步序?yàn)?step， 則編碼過程參見 實(shí)例 。 上 一 頁 下 一 頁 home 預(yù)測(cè)編碼基本原理 ? 對(duì)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值之間的誤差值進(jìn)行編碼 ? 差分脈沖編碼調(diào)制 – Differential Pulse Code Modulation – DPCM 上 一 頁 下 一 頁 home DPCM系統(tǒng)的組成 上 一 頁 下 一 頁 home 線性自適應(yīng)預(yù)測(cè)編碼 ? 假設(shè)經(jīng)掃描后的圖像信號(hào) x（ t）是一個(gè)均值為零、方差為的平穩(wěn)隨機(jī)過程。 ? 二維預(yù)測(cè)：如 上圖 中的 x x x x x x x7等。 ? 以傅里葉變換的概念說明合理的變換可以改變信號(hào)能量分布的基本原理 。 ? JPEG指定基于 DCT的有失真靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) ? 在 MPEG視頻編碼器中，幀內(nèi)圖像采用 DCT的編碼方法。 – 混合編碼 ? JPEG標(biāo)準(zhǔn)中運(yùn)用 DCT變換編碼，預(yù)測(cè)編碼熵編碼等混合使用，在滿足圖像質(zhì)量的前提下達(dá)到很高的壓縮比。 ? 3．更新（ update） ? 上述兩個(gè)過程一般不能保持原圖像中的某些整體性質(zhì)（如亮度） ,為此我們要構(gòu)造一個(gè) U算子去更新 s,使之保持原有數(shù)據(jù)集的某些特性。 （ 2）全是“ 1”像素或由“ 0”、“ 1”像素混合而成。 – 非二值的相同連續(xù)數(shù)據(jù)串，同樣簡(jiǎn)化為兩個(gè)符號(hào)：一個(gè)符號(hào)代表數(shù)據(jù)，第二個(gè)代表串長(zhǎng)。 – 分形是一種由許多與全局相似的局部所構(gòu)成的形體。 – （ 5）選擇合適的參數(shù)，仿射變換為相似變換。 ? 視頻可看成是一幅幅不同但相關(guān)的靜態(tài)圖像的時(shí)間序列。 – 每秒可處理 2700萬個(gè)像素的單片 JPEG編 /解碼器芯片，已能實(shí)時(shí)處理常規(guī)電視圖像。 ? 一幅灰度為 256級(jí)的圖像可以被分解為 8幅二值圖像。 ? （ 7）不允許使用全幀預(yù)掃描（單路執(zhí)行算法）。 ? 它把 JPEG的順序模式、漸進(jìn)模式、無損模式和分層模式四種模式集成在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之中。 ? （ 5）碼流的隨機(jī)訪問和處理。 ? 了解 各種編 /解碼器的原理和軟件和硬件實(shí)現(xiàn)。 。 上 一 頁 下 一 頁 home 本 章 小 結(jié) ? 理解和掌握 數(shù)字圖像編碼與壓縮的理論基礎(chǔ)是本章的重點(diǎn)。 ? （ 3）漸進(jìn)傳輸。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG 2021的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 可大致分成兩個(gè)方面： –一方面面向傳統(tǒng)的 JPEG市場(chǎng) ? 如打印、掃描、數(shù)字?jǐn)z像、遙感等 –另一方面面向一些新興的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 如網(wǎng)路傳輸、彩色傳真、無線通訊，醫(yī)療影像、電子商務(wù)等。 ? （ 5）具有比 MMR更高的壓縮能力。 ? 二值圖像通過 MH， MR和 MMR等典型的編碼方法已在傳真機(jī)等圖像通信中得到廣泛應(yīng)用。 上 一 頁 下 一 頁 home JPEG編 /解碼器算法框圖 上 一 頁 下 一 頁 home 上述算法的幾點(diǎn)說明 ? （ 1）彩色空間轉(zhuǎn)換問題 ? （ 2）量化 —最佳的 亮度量化表 和 色度量化表 。 ? 分形壓縮的另一個(gè)特點(diǎn)是壓縮特性與分辨率無關(guān) – 利用分形壓縮的圖像可以按不同分辨率實(shí)現(xiàn)無級(jí)縮放而計(jì)算量相同。 – （ 3）兩平行線經(jīng)過仿射變換后仍然是平行線，所以平行四邊形經(jīng)仿射變換后變成另外一個(gè)平行四邊形。 – 壓縮過程時(shí)間長(zhǎng)但解壓縮速度快的特點(diǎn)將使其在大數(shù)據(jù)量、高質(zhì)量的多媒體應(yīng)用、高速網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合中發(fā)揮重要的角色。 上 一 頁 下 一 頁 home 游程長(zhǎng)度編碼 RLC (Run Length Coding ) ? 一種簡(jiǎn)單的無損編碼技術(shù)，它改變連續(xù)出現(xiàn)相同字符的表達(dá)方式，以降低碼長(zhǎng)。 – 這種線段稱為“空白塊（ blank）”，常表示二值圖像的背景成分。 – 這樣可用相鄰的偶數(shù)序列來預(yù)測(cè)奇數(shù)序列。 – 適用于原始圖像經(jīng)過濾波且濾波器頻率特性已知的情況，該方法壓縮比可達(dá) 5:1，但由于高頻分量被丟棄，致使圖像的分辨率下降。 ? 次最佳變換方法中： DFT,DCT ? 兩者具有快速算法， FFT,FCT, ? DFT是復(fù)數(shù)運(yùn)算，而 DCT是實(shí)數(shù)運(yùn)算，計(jì)算量較小，該變換的壓縮性能接近于 KL變換，其變換矩陣與圖像內(nèi)容無關(guān)。 變換編碼 上 一 頁 下 一 頁 home 變換編碼的基本原理 通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種函數(shù)變換，實(shí)現(xiàn)從信號(hào)的相關(guān)性較強(qiáng)的空間變換到像素相關(guān)性較弱、便于編碼的另一信號(hào)空間（如頻率域）。 ? 若 {xi}是平穩(wěn) m階 Markov過程序列，則 m階線性預(yù)測(cè)器就是在 MMSE意義下的最佳預(yù)測(cè)器。 上 一 頁 下 一 頁 home 圖像差值幅度的概率分布 ? 原圖像幅度的概率分布大體比較均勻，而經(jīng)預(yù)測(cè)編碼后的差值大部分處在零附近的極小范圍內(nèi)，只有在圖像的輪廓和邊緣處出現(xiàn)較大的預(yù)測(cè)誤差。 ?????????535210X上 一 頁 下 一 頁 home 舉例 ? 解：步驟如下： ? （ 1） 二進(jìn)制信源只有 x1 = 0和 x2 = 1兩種符號(hào) ， 相應(yīng)的概率為 pc = 2/5, pe = 1 pc =3/5 ? （ 2） 設(shè) s為區(qū)域左端起始位置 ， e為區(qū)域右端終止位置 ， l為子區(qū)的長(zhǎng)度 ， 則 – 符號(hào) “ 0”的子區(qū)為 [0， 2/5） ， 子區(qū)長(zhǎng)度為 2/5 。 ? （ 3）若每組還是由兩個(gè)或以上的灰度級(jí)組成，重復(fù)上述步驟，直至每組只有一個(gè)灰度級(jí)為止。 上 一 頁 下 一 頁 home 4．圖像的 Huffman編譯碼系統(tǒng) 上 一 頁 下 一 頁 home Shannon編碼與 Fano編碼 ? 1. 1948年 ,Shannon提出了將信源符號(hào)依其概率降序排列，用符號(hào)序列累積概率的二進(jìn)制表示作為對(duì)信源的唯一可譯編碼。 ? ③ 新合成的概率與其他的概率成員組成新的概率集合。 – 各種統(tǒng)計(jì)編碼的差異在于信號(hào)與編碼對(duì)應(yīng)的規(guī)則不同，性能也不同。 22lg10)(rxdBSNR???上 一 頁 下 一 頁 home 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)等級(jí) 評(píng)分 評(píng)價(jià) 說明 5 優(yōu)秀 圖像質(zhì)量非常好 4 良好 圖像質(zhì)量高 ,有很小的干擾但不影響觀看 3 中等 圖像質(zhì)量可接受 ,但有一些干擾 ,對(duì)觀看稍有妨礙 2 差 圖像質(zhì)量差 ,對(duì)觀看有妨礙 1 很差 ,劣 圖像質(zhì)量很差 ,無法觀看 上 一 頁 下 一 頁 home 圖像編碼主、客觀評(píng)價(jià)的內(nèi)在關(guān)系 圖像類型 高分辨率廣播電視 普通數(shù)字廣播電視 數(shù)據(jù)庫圖像 會(huì)議電視 傳輸數(shù)碼率 客觀評(píng)價(jià) SNR 主觀評(píng)價(jià) ７４ Mb/s ≧ 48dB ≧ 34Mb/s ≧ 43dB ≧ 識(shí)別圖像 ≧ ３６ dB ≧ ３ .0分 ６４ kb/s ≧ ３ 0dB ≧ 壓縮后圖像 上 一 頁 下 一 頁 home 數(shù)據(jù)壓縮方法的分類 1 .無損壓縮 （ Lossless Compression） : ? Huffman編碼 和 Shannon編碼根據(jù)概率