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1、數(shù)字圖像處理第十五章圖像壓縮和編碼CH15圖像壓縮和編碼一、序言二、無損壓縮技術三、圖像的無失真編碼方法四、預測壓縮技術五、變換壓縮技術六、活動圖像壓縮技術七、圖像壓縮編碼的新進展要點總結(jié)上機實習1序言1）圖像壓縮編碼的目的1序言目的：節(jié)省圖像存儲容量；減少傳輸信道容量；縮短圖像加工處理時間。原因：圖像像素之間、行之間、幀之間有較強的相關性。從統(tǒng)計的觀點，某點像素的灰度與其鄰域灰度有密切關系；從信息論關系，減少圖像信息中冗余信息。1序言2）圖像壓縮編碼的分類（1）無損編碼又稱為信息保持編碼。要求編碼—解碼過程中能夠無誤差的重建圖像。如在醫(yī)學圖像應用中。（2）有損編碼常被稱為保真度
2、編碼。常用在圖像的信宿為人眼的應用中，如數(shù)字電視、可視電話等。（3）特征抽取編碼是另一種有損編碼。常用在圖像的信宿為計算機的應用中，這是只需要保留計算機處理的信息特征。如圖像識別。1序言3）圖像壓縮編碼的具體方法（1）熵編碼：信息保持編碼；（2）預測法：信息保持編碼、保真度編碼（更常用）；（3）變換法：特征保持編碼；（4）其他編碼法2無損壓縮技術1）基本概念2無損壓縮技術2）變長最佳編碼定理和唯一可譯代碼2無損壓縮技術2無損壓縮技術3）哈夫曼編碼方法（Huffman）2無損壓縮技術2無損壓縮技術Huffman編碼討論（1）Huffman編碼是唯一可譯碼。短的碼不會成為更長碼的啟始
3、部分；（2）Huffman編碼的平均碼長接近于熵；（3）缺點：與計算機的數(shù)據(jù)結(jié)構不匹配；（4）缺點：需要多次排序，耗費時間。2無損壓縮技術Huffman編碼Huffman編碼最優(yōu)性擴展Huffman編碼自適應Huffman編碼WillbelearntinMultimediaTechnology(請課后自學……)2無損壓縮技術4）香農(nóng)編碼法（Fano-Shannon）2無損壓縮技術2無損壓縮技術Fano-Shannon編碼討論（1）Fano-Shannon編碼是唯一可譯碼。短的碼不會成為更長碼的啟始部分；（2）Fano-Shannon編碼的平均碼長接近于熵；編碼效率略低于Huffm
4、an編碼。3圖像的無失真編碼方法1）白塊跳過編碼WBS2）行程長度編碼3）比特平面編碼4）二值圖像編碼的國際標準G3和G43圖像的無失真編碼方法0）壓縮比直接編碼一幅圖像所需比特數(shù)取決于幅面大小及分辨率。設C為采用某種方法編碼前后的壓縮比3圖像的無失真編碼方法1）白塊跳過編碼WBS原理對于一般白紙黑字的文件，總是白的面積大。因此跳過白的行程，只對黑行程編碼就可以壓縮數(shù)據(jù)。一維WBS編碼將每一掃描行分成若干段，每段包含n個像素。對于全白段，給最短碼字如0；而對于黑白相間或全黑段，不進行壓縮。為區(qū)別全白段和有黑段，在編碼前加1作為標志位。3圖像的無失真編碼方法一維WBS編碼平均碼長例
5、3圖像的無失真編碼方法常用圖像WBS編碼平均碼長3圖像的無失真編碼方法二維WBS編碼將圖像分成M*N大小的塊，全白塊以0編碼，其他同一維WBS編碼。為什么?3圖像的無失真編碼方法自適應WBS編碼根據(jù)圖像局部結(jié)構或統(tǒng)計特性，改變像素塊尺寸大??；一維情況下，首先判斷該行是否有1024個連續(xù)白像素；否則判斷是否有64，16，4個連續(xù)白像素；否則直接編碼；在每一行編碼前要加上N為多少的代碼。自適應WBS編碼可以有效增加圖像的壓縮比，但增加了編碼設備的復雜性。3圖像的無失真編碼方法2）行程長度編碼（RLC，Run-LengthCoding）原理：二值圖像從左到右掃描圖像時，連續(xù)白點和連續(xù)黑
6、點總是交替出現(xiàn)。將連續(xù)像素的數(shù)目稱為行程長度（Run-Length），分別為白長和黑長。方法：統(tǒng)計所有行程長度出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼。在每一行的行首加標志位，確定是白長還是黑長。以后黑長和白長交替出現(xiàn)。3圖像的無失真編碼方法3）比特平面編碼思想：對于灰度或彩色圖像，如果每個像素用k位表示，將相同位上的0，1取出，就可以形成k個N*N的二值圖像。將每一個二值圖像稱為一個比特平面。方法：對于比特平面采用前述的無失真二值圖像壓縮技術。希望連續(xù)的0/1出現(xiàn)的概率增大.Lena圖像的比特平面3圖像的無失真編碼方法問題：采樣自然二進制碼，將導致數(shù)據(jù)相關性減小。如灰度127和1
7、28，對應自然二進制碼分別為01111111和10000000。較小的灰度變化導致比特平面的突變。解決方法：采用格雷碼（Gray）。3圖像的無失真編碼方法自然二進制碼格雷碼自然二進制碼格雷碼0000001001100010011011110100111101010110101111003圖像的無失真編碼方法4）傳真國際標準G3和G4（1）G3采用一維行程長度編碼；（2）行程采用Huffman編碼；（3）0－63之間的行程，用單個碼字即終止碼表示；（4）大于63的游長用一個形成碼和
