第4章 图像压缩编码1PPT幻灯片

余度。 ② 量化：在满足对图像质量一定要求的前
提下，减小表示信号的精度 一． 目的：利用人眼主观视觉特性压缩图像 ③ 统计编码 一． 目的：消除图像的统计冗余度。
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4.1.2 图像编码过程
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4.1.3 图像编码算法的分类
1.传统的图像编码技术
k 1
k 1
H(U)被称做信源的熵
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4.2.3无失真信源编码定理
无失真信源编码定理：
设单符号、离散、无记忆信源的熵为H(U)，若 用二进制码对其作变字长、非续长编码，一定 可以找到一种编码方式，其平均码长满足：
m H(U)≤
≤ H(U)+1
即：如果符号ak用等于其信息量的码长编码
有损压缩算法靠丢掉大量冗余信息来降 低数字图像所占的空间，回放时也不能 完整地恢复原始图像，而将有选择地损 失一些细节，损失多少信息由需要多高 的压缩率决定。
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4.1.3 图像编码算法的分类
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4.2 熵编码
熵编码的基本原理是给出现概率较大的符号一 个短码字，而给出现概率较小的符号一个长码 字
脉码调制
熵编码
量化法
来自百度文库
矢量量化
空间和时间子抽样编码
子带编码
预测编码
塔型编码
变换编码
混合编码方案（MPEG-1，MPEG-2）
① 空间和时间子抽样 ② 统计编码 ③ 基于运动估计和补偿的DPCM ④ 游程长度编码 ⑤ 二维DCT
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4.1.3 图像编码算法的分类
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其中每一符号通过一个二进制码字(代码)表示，但字长 不等。各符号出现的概率分别为:
p ( a 1 ) p ( a ,2 ) , , p ( a k ) , , p ( a K )
若符号 a k 以个 m k 码元(位)编码，则在变字长编码时编
码每个符号的平均码长为
K
m p(ak)mk k1
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第四章 图像压缩编码
4.1图像压缩编码概述
图像压缩编码技术是学习数字电视的重点内容
为什么要进行图像压缩？（图像压缩的目的）
一路彩色电视未经压缩时的数据量为： Y 13.5MHz×8bit=108Mb/s U 6.75MHz×8bit=54Mb/s V 6.75MHz×8bit=54Mb/s 合计=216Mb/s
符号ak的信息量I(ak)：
I(ak) lo 2p g (ak)
单位为bit p(ak)为ak出现的概率
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4.2.2离散无记忆信源的信息量
一个离散、无记忆信源产生的一个符号的平均 信息量
K
K
H (U )p (a k)I(a k) p (a k)lo 2p ( g a k)
的长码字，所以前缀码又称非续长码。
前缀码的码树:
a3 110
a4 111
a2 10
a1 0
0
0
1
0
1
第二节点 1
第一节点
节点
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端点
根
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4.2.2离散无记忆信源的信息量
离散无记忆信源
• 离散：信源产生信号是不连续的，某一时刻 只产生一个符号
• 无记忆：某符号在某时刻出现的概率与在此 之前信源的状态无关
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4.1.1 图像数据压缩机理
图像信号在空间、时间以及在幅度方面 进行数字化的精细程度只要达到了这个 限度即可，超过是无意义的
编码时只编码、传输人眼分辨力内的图 像内容
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4.1.2 图像编码过程
图像编码过程分三步完成: ① 映射：即变换一下描写信号的方式。 一． 目的：去除相关性，降低图像的结构冗
预测编码时，对出现概率高的预测误差信号(0及 小误差) 用短码，对概率低的大预测误差用长码， 使总的平均码长要比用固定码长编码短很多。
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4.1.1 图像数据压缩机理
3.利用人眼的视觉特性进行压缩 人眼对图像的细节分辨率、运动分辨率
和对比度分辨率都有一定的限度
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此速率已经超过四次群的传输速率，相当于3000多个话路 图像信号是有必要也有可能被压缩
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4.1.1 图像数据压缩机理
1.图像数据压缩机理来自两个方面： 图像信号中存在大量冗余度可供压缩，
并且这种冗余度在解码后还可无失真地 恢复 利用人的视觉特性，在不被主观视觉察 觉的容限内，通过减少表示信号的精度， 以一定的客观失真换取数据压缩。
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4.2.1 前缀码
编码要求： • 编码必须是单译和可逆的 • 编码的平均码长最短
码III是前缀码: 0111100可以唯一地解码为a1a4a2a1
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4.2.1 前缀码
前缀码的定义:
在码表中没有码字与任何一个比它长的码字的前缀(码
头)相同，即不存在能在短码字后面续加若干码元构成
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4.1.1 图像数据压缩机理
2.图像信号的冗余度
图像信号的冗余度存在于结构和统计两方面。 ① 图像信号的结构冗余度 1. 图像信号结构上的冗余度表现为很强的空间
(帧内的)和时间(帧间的)相关性
帧内相邻点的相关性
帧间相邻点的相关性
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4.1.1 图像数据压缩机理
m klo2p g(ak) 则可以使平均码长达到其下限--熵
K
K
m p (a k)m k p (a k)lo 2p (g a k) H (U )
k 1
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4.1.3 图像编码算法的分类
2.新一代编码压缩算法
模型基编码 分形编码 小波变换编码 神经网络编码
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4.1.3 图像编码算法的分类
3.总结
无损压缩方法仅仅删除图像数据中的冗 余信息，回放压缩文件时，能够准确无 误地恢复原始数据。它可分为两大类:基 于统计概率的方法和基于字典方法。
熵编码的目的：使得最终的平均码长最短 常用的熵编码方法：
• 游程编码RLE(run-length coding) • Huffman编码 • 算术编码三种
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4.2.1 前缀码
设有一个由K个信源符号(以下简称符号)组成的离散、 无记忆符号集:
{ a 1 ,a 2 , ,a k, ,a K }