【正文】 序?yàn)?step， 則編碼過(guò)程參見 實(shí)例 。 ? ②碼長(zhǎng)取為 ，碼字 表示取小數(shù)點(diǎn)后 位二進(jìn)制位。 1lo glo g 22 ????? iii pnp【 例 】 由表 Shannon編碼 ? 平均碼字長(zhǎng)度為 ，較 Huffman編碼為長(zhǎng)。 Huffman編碼示意圖 ? 左圖所示為建立碼的過(guò)程 ? 右圖所示為從根開始，經(jīng)各中間節(jié)點(diǎn)到葉節(jié)點(diǎn)的路徑采用二進(jìn)制編碼的情況 編碼過(guò)程舉例 ? 第 1行和第 2行列舉了一個(gè)信源的統(tǒng)計(jì)特性 ? 結(jié)果如第三行所示 符號(hào)集 {xi} x1 x2 x3 x4 x5 x6 概率分布 {pi} Huffman編碼 1 010 000 001 0110 0111 3． Huffman編碼的性能 ? 優(yōu)點(diǎn)： – 實(shí)現(xiàn) Huffman編碼的基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)源數(shù)據(jù)集中各信號(hào)的概率分布。 典型圖像的數(shù)據(jù)量 圖像種類 圖像參數(shù) 數(shù)據(jù)量 二值傳真圖像 A4（ 210 ? 297 mm）大小、 1728 ? 2376 ? 2色分辨率 501 KB 灰度圖像 512?512， 8 bit灰度等級(jí) 256 KB VGA圖像 640 ? 480 ? 256色 300 KB CIF視頻圖像 352 ? 288 ? 256色，亮度取樣率為 3 MHz，亮度和兩色差按 4∶ 1∶ 1取樣，亮色量化位數(shù)共 12 bit，幀頻 ，按 1 s計(jì)算 MB HDTV亮度信號(hào) 1280 ? 720，量化位數(shù)為 8 bit，幀頻 30 Hz，按 1 s計(jì)算 圖像編碼壓縮的可能性 一般圖像中存在著以下數(shù)據(jù)冗余因素 : ? 編碼冗余 ? 像素間的相關(guān)性形成的冗余 ? 視覺特性和顯示設(shè)備引起的冗余 圖像編碼壓縮的技術(shù)指標(biāo) 常用的圖像壓縮技術(shù)指標(biāo) : ? 圖像熵與平均碼長(zhǎng) ? 圖像冗余度與編碼效率 ? 壓縮比 ? 客觀評(píng)價(jià) SNR ? 主觀評(píng)價(jià) 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)等級(jí) 評(píng)分 評(píng)價(jià) 說(shuō)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(wú)法觀看 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(kù)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 數(shù)據(jù)壓縮方法的分類 1 .無(wú)損壓縮 （ Lossless Compression） : ? Huffman編碼 ? Shannon編碼 ? 游程編碼 ? 算術(shù)編碼 ? 輪廓編碼 有損壓縮（ Lossy Compression） ? 預(yù)測(cè)編碼 ? 變換編碼 ? 混合編碼 現(xiàn)代壓縮編碼方法： ? 分形編碼 ? 模型基（ Modelbased）編碼 統(tǒng)計(jì)編碼 ? 統(tǒng)計(jì)編碼 – 根據(jù)信源的概率分布特性，分配具有惟一可譯性的可變長(zhǎng)碼字，降低平均碼字長(zhǎng)度，以提高信息的傳輸速度，節(jié)省存儲(chǔ)空間。 ? 本章主要介紹靜態(tài)圖像壓縮編碼的原理、應(yīng)用及有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 d/8 （ ） – V、 w、 h、 d分別表示圖像數(shù)據(jù)量 （字節(jié)，byte， B） 、圖像寬度 （像素?cái)?shù)， pel） 、圖像高度 （像素?cái)?shù)， pel） 、圖像深度 （位，bit）。 ? ④ 在新的概率集合中，仍然按照步驟②～③的規(guī)則，直至新的概率集合中只有一個(gè)概率為 1的成員。 ? 其應(yīng)用于圖像編碼的步驟如下： ? （ 1）將 N個(gè)灰度級(jí) xi按其概率遞減進(jìn)行排列。 【 例 】 圖 Fano編碼。已知信源的概率分布為 ? 求二進(jìn)制序列 01011的編碼 。 圖像差值幅度的概率分布 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 DPCM系統(tǒng)的組成 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(guò)程。 ? 二維預(yù)測(cè)：如 上圖 中的 x x x x x xx7等。 – 這樣可用相鄰的偶數(shù)序列來(lái)預(yù)測(cè)奇數(shù)序列。 – 這種線段稱為“空白塊（ blank）”，常表示二值圖像的背景成分。 游程長(zhǎng)度編碼 RLC (Run Length Coding ) ? 一種簡(jiǎn)單的無(wú)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)。 – 壓縮過(guò)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。 – （ 3）兩平行線經(jīng)過(guò)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。 ? 分形壓縮的另一個(gè)特點(diǎn)是壓縮特性與分辨率無(wú)關(guān) – 利用分形壓縮的圖像可以按不同分辨率實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)縮放而計(jì)算量相同。 JPEG編 /解碼器算法框圖 上述算法的幾點(diǎn)說(shuō)明 ? （ 1）彩色空間轉(zhuǎn)換問(wèn)題 ? （ 2）量化 — 最佳的 亮度量化表 和 色度量化表 。 ? 二值圖像通過(guò) 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。 ? （ 5）具有比 MMR更高的壓縮能力。 JPEG 2020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(wú)線通訊，醫(yī)療影像、電子商務(wù)等。 ? （ 3）漸進(jìn)傳輸。 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）預(yù)測(cè)編碼 ? 基本原理是 – 利用當(dāng)前像素與鄰近像素的位置關(guān)系計(jì)算預(yù)測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)所傳遞的是誤差信號(hào)，這種差值的概率分布集中在小數(shù)值上，大差值的概率極小，有利于用可變碼長(zhǎng)編碼以減少傳送的信息量。 ? 新的發(fā)展 – JPEG2020標(biāo)準(zhǔn) 。 （ 4）變換編碼 ? 基本原理