第5章圖像編碼與壓縮(存儲(chǔ)版)
【正文】 間的誤差值進(jìn)行編碼。 ? 若 {xi}是平穩(wěn) m階 Markov過(guò)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。 提升方法構(gòu)造小波分為分裂、預(yù)測(cè)和更新 3個(gè)步驟。 跳躍空白編碼 (skip blank coding ) ? 跳躍空白編碼 將圖像的每一條掃描線分成若干等長(zhǎng)的段，每段有 m個(gè)像素，一般 m=8～ 12。當(dāng)子圖像像素全為 0時(shí)，編碼為“ 0”。由于參數(shù)的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于圖像的數(shù)據(jù)量，因而用模型編碼對(duì)壓縮數(shù)據(jù)量極其有效。 ? 仿射變換的特性有： – （ 1）仿射變換的逆變換也是仿射變換。 – 用戶常常關(guān)心的是解壓縮時(shí)間，因而分形壓縮的這種不對(duì)稱性對(duì)使用數(shù)據(jù)的用戶是很有用的。 ? ③ 為了增加連續(xù)的 0系數(shù)的個(gè)數(shù)，對(duì)量化后的系數(shù)進(jìn)行Z字形重排。 二值圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) JBIG ? 1980年 CCITT (G3)的一維編碼標(biāo)準(zhǔn) MH,作為二維編碼標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)相對(duì)元地址指定編碼 (MR)。 ? （ 3）編碼和解碼操作是實(shí)時(shí)的。 ? JPEG2020還將彩色靜態(tài)畫面采用的 JPEG編碼方式與 2值圖像采用的 JBIG編碼方式統(tǒng)一起來(lái)，成為對(duì)應(yīng)各種圖像的通用編碼方式。 JPEG2020的最主要的特征 ? （ 1）高壓縮率。 3． JPEG2020的基本框架和實(shí)現(xiàn) ? （ 1）對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行離散小波變換（ DWT） ? （ 2）對(duì)變換后的小波系數(shù)進(jìn)行量化 ? （ 3）對(duì)量化后的數(shù)據(jù)熵編碼 ? （ 4）最后形成輸出碼流。 ? 有損壓縮有 – 預(yù)測(cè)編碼 – 變換編碼。 ? 主要類型有 – Huffman編碼 –算術(shù)編碼 –游程編碼 （ 6） JPEG標(biāo)準(zhǔn) ? 適用于靜止圖像。 – DCT變換后的系數(shù)相對(duì)集中，還可以進(jìn)一步進(jìn)行量化，從而更大幅度地壓縮圖像的數(shù)據(jù)量。 （ 1）數(shù)據(jù)壓縮的基本概念 –編碼冗余使圖像編碼壓縮成為可能。 ? （ 7）開放的框架結(jié)構(gòu)。 ? JPEG2020標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)損壓縮和有損壓縮所采用的小波分別是 – 基于提升方案的（ 5,3）整數(shù)小波和 Daubechies（ 9,7）整數(shù)小波。 ? （ 9）魯棒性。 支持分層圖像傳送的編碼方法的基本思路 必須滿足的條件和對(duì)之進(jìn)行評(píng)價(jià)的項(xiàng)目 ? （ 1）無(wú)損編碼。 ? 這種技術(shù)廣泛應(yīng)用于可精確到幀編輯和多層圖像處理的非線性編輯領(lǐng)域。 ? 介紹： – 適用于靜態(tài)圖像的 JPEG標(biāo)準(zhǔn)和 JBIG標(biāo)準(zhǔn) – 新的 JPEG2020壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 彩色與灰度圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn) JPEG 1． JPEG算法與系統(tǒng) ? JPEG基本系統(tǒng) ? JPEG擴(kuò)展系統(tǒng) ? 信息保持壓縮系統(tǒng) 2． JPEG基本系統(tǒng) 每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量的編碼算法： ? ① 將量化精度為 8位的待壓縮圖像分成若干個(gè) 8?8樣值子塊，做基于 8?8子塊的 DCT。 ? 目前采用全自動(dòng)的分形壓縮，對(duì)灰度圖像一般可以達(dá)到4:1~100:1，對(duì)彩色圖像壓縮比還可以更高些。 分形壓縮的基本方法 ? 分形壓縮將圖像分解成若干子圖像，利用圖像的仿射變換可以尋找出子圖像間的自相似性。 新型的圖像壓縮編碼方法 ? 經(jīng)典的編碼方法利用去除圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)性等方法對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，其壓縮效果受到一定的限制。 ? 上述方法很容易推廣的在二維情形中。 ? 二值圖像通常是由人為產(chǎn)生的，如由文字組成的文檔文件、表格、工程圖紙、地圖等。 ? 新一代的整數(shù)小波變換（又叫第二代小波變換）采用提升方法能夠?qū)崿F(xiàn)整數(shù)變換，因而能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的無(wú)損壓縮，顯然它是一種很適合于醫(yī)學(xué)等圖像的壓縮方法。 通過(guò)分析可以得出以下結(jié)論： ? 圖像的相關(guān)性越強(qiáng)，壓縮效果越好。 ? 可見 ， 最后子區(qū)左端起始位置 ? 最后子區(qū)長(zhǎng)度 001001 692 0. 00 11 10 )3125s ?? 二進(jìn)十進(jìn) 十進(jìn)（ ） （0. 22 14 ） =（108 0. 17 28 0. 00 10 01 )625l ? ? ? 二進(jìn)十進(jìn) 十進(jìn)（ ） （ ） （ ? 最后子區(qū)右端終止位置 ? 編碼結(jié)果為子區(qū)起始位置與終止位置之中點(diǎn) = 。 ? ?11kkiiF a p a??? ? Aaa ki ?,? ? ? ? ? ?kkiik apapaF 2111?? ???Aaa ki ?,? ?kaF ? ?kaF? ? ? ?1l og 1iila pa?????? ? ? ? ?iii laW F a??? ??? ? ? ?ii laFa???? ? ?ial? ShannonFanoElias編碼的實(shí)現(xiàn) ? 信源及累積概率表示 ? 迭代計(jì)算初值 ? 兩個(gè)參數(shù)： 區(qū)間寬度 A＝ ， 的區(qū)間寬度。 ? （ 1）將圖像灰度級(jí) xi其概率大小按遞減順序進(jìn)行排序。 – Huffman編碼在無(wú)失真的編碼方法中效率優(yōu)于其他編碼方法，是一種最佳變長(zhǎng)碼，其平均碼長(zhǎng)接近于熵值。 ? 基本原理 – 在信號(hào)概率分布情況已知的基礎(chǔ)上，概率大的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字短，概率小的信號(hào)對(duì)應(yīng)的碼字長(zhǎng)，這樣就降低了平均碼字長(zhǎng)度。 數(shù)據(jù)壓縮的基本概念 ? 數(shù)據(jù)壓縮 –以較少的數(shù)據(jù)量表示信源以原始形式所代表的信息 –目的在于節(jié)省存儲(chǔ)空間、傳輸時(shí)間、信號(hào)頻帶或發(fā)送能量等。 h ? ③ 新合成的概率與其他的概率成員組成新的概率集合。 4．圖像的 Huffman編譯碼系統(tǒng) Shannon編碼與 Fano編碼 ? 1. 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）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。 ? B=: ； 寬度擴(kuò)展為 [0,1]（新 碼在 [0,1]之間解碼） ? EndWhile ? 輸出碼序列 End Procdecode ?? ? ? ?1??? ii aFBaFik ax ?ik ax ?? ?iaF? ?iaPB? 【 例 61】 根據(jù)信源的概率分布進(jìn)行算術(shù)編碼 。 ? 如果模型與實(shí)際情況符合得比較好且信號(hào)序列的相關(guān)性較強(qiáng)，則誤差信號(hào)的幅度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于樣本信號(hào)。 當(dāng)前像素與鄰近像素的位置關(guān)系 常用預(yù)
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