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1、數(shù)字圖像處理北京大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所陳曉鷗.第四章圖像壓縮4.1圖像壓縮的基本概念4.2無損壓縮4.3有損壓縮4.4壓縮標(biāo)準(zhǔn)第四章圖像壓縮.第一節(jié)圖像壓縮的基本概念4.1.1數(shù)據(jù)冗余4.1.2保真度標(biāo)準(zhǔn)4.1.3圖像壓縮模型第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.1圖像壓縮基本概念:數(shù)據(jù)冗余圖像壓縮的基本概念設(shè)：n1和n2是在兩個表達(dá)相同信息的數(shù)據(jù)集中，所攜帶的單位信息量。壓縮率（壓縮比）：CR=n1/n2其中，n1是壓縮前的數(shù)據(jù)量，n2是壓縮后的數(shù)據(jù)量相對數(shù)據(jù)冗余：RD=1–1/CR例：CR=20;RD=19/20第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.1圖像壓
2、縮基本概念:數(shù)據(jù)冗余三種數(shù)據(jù)冗余：編碼冗余像素冗余視覺心理冗余第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.1圖像壓縮基本概念:數(shù)據(jù)冗余編碼冗余：如果一個圖像的灰度級編碼，使用了多于實(shí)際需要的編碼符號，就稱該圖像包含了編碼冗余。例：如果用8位表示該圖像的像素，我們就說該圖像存在著編碼冗余，因?yàn)樵搱D像的像素只有兩個灰度，用一位即可表示。第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.1圖像壓縮基本概念:數(shù)據(jù)冗余像素冗余：由于任何給定的像素值，原理上都可以通過它的鄰居預(yù)測到，單個像素?cái)y帶的信息相對是小的。對于一個圖像，很多單個像素對視覺的貢獻(xiàn)是冗余的。這是建立在對鄰居值預(yù)測的基
3、礎(chǔ)上。例：原圖像數(shù)據(jù)：234223231238235壓縮后數(shù)據(jù)：2341187-3第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.1圖像壓縮基本概念:數(shù)據(jù)冗余視覺心理冗余：一些信息在一般視覺處理中比其它信息的相對重要程度要小，這種信息就被稱為視覺心理冗余。第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.2圖像壓縮基本概念:保真度標(biāo)準(zhǔn)保真度標(biāo)準(zhǔn)——評價(jià)壓縮算法的標(biāo)準(zhǔn)客觀保真度標(biāo)準(zhǔn)主觀保真度標(biāo)準(zhǔn)第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.2圖像壓縮基本概念:保真度標(biāo)準(zhǔn)客觀保真度標(biāo)準(zhǔn)如果信息丟失的級別,可以表示為原始或輸入圖像與壓縮后又解壓縮輸出的圖像的函數(shù)，這個函數(shù)就被稱為客觀
4、保真度標(biāo)準(zhǔn)。一般表示為：?e(x,y)=f(x,y)-f(x,y)f(x,y)是輸入圖像，?f(x,y)是壓縮后解壓縮的圖像，e(x,y)是誤差函數(shù)第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.2圖像壓縮基本概念:保真度標(biāo)準(zhǔn)兩個圖像之間的總誤差：M-1N-1???[f(x,y)-f(x,y)]x=0y=0均方根誤差（rms）M-1N-1?erms=[1/MN??[f(x,y)-f(x,y)]2]1/2x=0y=0第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.2圖像壓縮基本概念:保真度標(biāo)準(zhǔn)主觀保真度標(biāo)準(zhǔn)通過視覺比較兩個圖像，給出一個定性的評價(jià)，如很粗、粗、稍粗、相同、稍好、
5、較好、很好，這種評價(jià)被稱為主觀保真度標(biāo)準(zhǔn)。第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.3圖像壓縮基本概念:圖像壓縮模型源數(shù)據(jù)編碼：完成原數(shù)據(jù)的壓縮。通道編碼：為了抗干擾，增加一些容錯、校驗(yàn)位，實(shí)際上是增加冗余。通道：如Internet、廣播、通訊、可移動介質(zhì)源數(shù)據(jù)編碼通道編碼通道通道解碼源數(shù)據(jù)解碼第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.3圖像壓縮基本概念:圖像壓縮模型源數(shù)據(jù)編碼與解碼的模型源數(shù)據(jù)編碼的模型源數(shù)據(jù)解碼的模型符號解碼器反向映射器映射器量化器符號編碼器第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.4.1.3圖像壓縮基本概念:圖像壓縮模型源數(shù)據(jù)編碼與解碼的模型映射
6、器：減少像素冗余，如使用RLE編碼?；蜻M(jìn)行圖像變換。量化器：減少視覺心理冗余，僅用于有損壓縮。符號編碼器：減少編碼冗余，如使用哈夫曼編碼第四章圖像壓縮第一節(jié)圖像壓縮基本概念.第二節(jié)無損壓縮4.2.1基于字典的壓縮4.2.2統(tǒng)計(jì)編碼4.2.3無損預(yù)測編碼第四章圖像壓縮第二節(jié)無損壓縮.4.2.1無損壓縮:基于字典的壓縮基于字典的壓縮RLE編碼——行程編碼PCXLZW編碼GIF第四章圖像壓縮第二節(jié)無損壓縮.4.2.1無損壓縮:基于字典的壓縮RLE編碼——RunLengthEncoding概念：行程：具有相同灰度值的像素序列。編碼思想：去除像素冗余。用行程的灰度和行程的長度代替行
7、程本身。例：設(shè)重復(fù)次數(shù)為iC,重復(fù)像素值為iP編碼為：iCiPiCiPiCiP編碼前：aaaaaaabbbbbbcccccccc編碼后：7a6b8c第四章圖像壓縮第二節(jié)無損壓縮.4.2.1無損壓縮:基于字典的壓縮RLE編碼——RunLengthEncoding分析：對于有大面積色塊的圖像，壓縮效果很好對于紛雜的圖像，壓縮效果不好，最壞情況下，會加倍圖像第四章圖像壓縮第二節(jié)無損壓縮.4.2.1無損壓縮:基于字典的壓縮RLE編碼——RunLengthEncoding例子：PCX_RLE1）PCX簡介：真彩色圖像以行為單位，按色面存
