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现代静态图像编码技术
Quantized gradient merging
If the first non-zero element of the vector (Q1, Q2, Q3) is negative, then all the signs of the vector (Q1, Q2, Q3) shall be reversed to obtain (-Q1, -Q2, -Q3) . In this case, the variable SIGN shall be set to -1, otherwise it shall be set to +1. After this possible “merging”, the vector (Q1, Q2, Q3) is mapped, on a one-to-one basis, into an integer Q representing the context for the sample x.
if (SIGN == − 1) Errval = −Errval;
Error quantization for near-lossless coding, and reconstructed value
In lossless coding (NEAR = 0), the reconstructed value Rx shall be set to Ix. In near-lossless coding (NEAR > 0), the error shall be quantized. After quantization, the reconstructed value Rx of the sample x, which is used to encode further samples, shall be computed in the same manner as the decoder computes it.
《图像编码》PPT幻灯片PPT
游程长度编码
❖基本原理
对二值图像的每一扫描行来看，总是由若干段连着的黑象素段和 连着的白象素段组成，分别称为“黑长”和“白长”。黑长和白 长总是交替发生。对于不同长度按其发生概率分配以不同长度的 码字，这就是游程长度编码(RLC)。
设二值图象中有长度为1, 2, …，N等不比特率，必须知道图像游程长度的概率分布。这是 十分复杂的测量技术，往往采用某些实用的游程长度概率模型来计算。
准最佳可变长编码
线性码（A码）
线性码是一种码字的长度近似地正比于游程长度，常称为A码。它对每 一个游程长度分配一个或多个固定长度块的二进制码字。如果每一块 有N个比特，则称为AN码。
即每个象素的熵h为用游程长度编码所得的最小比特率的估计值
为了进一步减小比特率，可以将黑长和白长分开分开分别编码，因为它们
出现的概率不同。
N
H w Piw log Piw i 1
H
－－白长熵
w
Piw 白长为 i的概率
对白长进行最优编码后，应该有：
Hw Bw Hw 1 Bw为平均比特数
令Ew为表示白长的平均长度
其后，该委员会与CCITT/SG VIII合并，组成了JPEG(Joint Photograhic Coding Experts Group)。
标准化的要求条件转到使更多的应用环境都能使用标准化编码的目 标上，应用对象扩大到了彩色传真、静止图像、电话会议、印刷及 新闻图片的传送上。 图像表示的对象将硬拷贝也包括了进去，分辨率也从软拷贝用的低 分辨率到硬拷贝用的高分辨率的较宽范围。
于是，
N
Ew iPiw i1
hw
bw
hw
1 Ew
hw
Hw Ew
,
【学习课件】第四章_静态图像压缩与编码技术(1)
多媒体信息技术October
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第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.2 多媒体数据压缩的可能性
▪ 听觉冗余：人耳对不同频率的声音的敏感性是不同
的，并不能察觉所有频率的变化，对某些频率不必 特别关注，因此存在听觉冗余。
▪ 信息熵冗余：信源编码时，当分配给第i个码元类
的比特数b(yi)=－log pi ，才能使编码后单位数 据量等于其信源熵，即达到其压缩极限。但实际中 各码元类的先验概率很难预知，比特分配不能达到 最佳。实际单位数据量d>H(S)，即存在信息冗余熵。
PAL720× 480×30 NTSC720× 576×25
亮度 13.5 4:2:2
亮度、色差 共 16
HDTV 亮度信号
1280×720 ×60
60
8
270
1620 1620
3600
多媒体信息技术October
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第4章 静态图像压缩与编码技术（1） 数据压缩的好处
✓时间域压缩──迅速传输媒体信源 ✓频率域压缩──并行开通更多业务 ✓空间域压缩──降低存储费用 ✓能量域压缩──降低发射功率
有损压缩是指使用压缩后的数据进行重构，重构 后的数据与原来的数据有所不同，但不影响人对原 始资料表达的信息造成误解。有损压缩适用于重构 信号不一定非要和原始信号完全相同的场合。
多媒体信息技术October
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第4章 静态图像压缩与编码技术（1） 4.1
.5 数 据 压 缩 技 术 的 分 类
▪ 小波 ▪ 分形
▪ 多媒体数据压缩编码的国际标准
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第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
11(1) 图像编码PPT课件
无损压缩
有损压缩
Huffman编码 RLE行程编码 AC算术编码 LZ字典式编码
预测编码 (DCT)变换编码 混合编码
DPCM
JPEG
ADPCM
MPEG
运动补偿（帧间预测）
11.3 LZW编码
LZW编码发明人：(Lempel-Ziv-Welch)
– 减少像素间冗余 – 无损压缩
LZW编码适合于大块相同色彩或重复颜色图案
L1
Lavg l(sk)ps(sk) k0
自然码 （二元码）
若每个灰度级均用m位二进 码表示，则称为自然编码， 此时
Lavg m
rk r0=0 r1=1/7 r2=2/7 r3=3/7 r4=4/7 r5=5/7 r6=6/7 r7=1 平均码长
pr(rk) 0.02 0.25 0.06 0.16 0.08 0.21 0.03 0.19
字典位置 0 1 255 字典条目 0 1 255
256 00
257 511 0255
第257个位置用于下一个出现的灰度值序列
LZW编码: 在编码的同时建立一个码本
（1）拼接
当前序列与将被 处理的灰度拼接
（2）搜索
拼接序列在字典 中找不到则建立 新条目，编码输 出为当前序列在 表中的位置； 若找到，不输出 码字，当前序列 改为拼接序列
640*480*8*3*30=221.12M 所以播放时，需要221Mbps的通信回路。
1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD 则仅可以存放2.89秒的数据
11.1 数据冗余
数据冗余的概念
– 数据是信息的载体
»同量的信息可用不同量的数据表达
– 冗余
»数据表达了无用的信息 »数据表达了已表达的信息
图像编码(xq)_PPT幻灯片
图像压缩编码的方法 图像压缩编码分为有损压缩和无损压缩。无损压缩无信息
损失，解压缩时能够从压缩数据精确地恢复原始图像；有损 压缩不能精确重建原始图像，存在一定程度的失真。
根据编码原理将图像编码分为： （1）熵编码：无损编码，给出现概率较大的符号赋予一个 短码字，而给出现概率较小的符号赋予一个长码字， 从而 使得最终的平均码长很小。
习题1
10 23 70 70 00 56 56 70 56
2 56 23 10 00
2 70 70 23 0
LZW编码
LZW：发明人(Lempel-Ziv-Welch)
减少像素间冗余 无损压缩
特点：
码字为固定长度 不需要符号出现概率的知识 是一种字典方法
LZW压缩使用字典库查找方案。它读入待 压缩的数据并与一个字典库(库开始是空的)中 的字符串对比，如有匹配的字符串，则输出该 字符串数据在字典库中的位置索引，否则将该 字符串插入字典中。
图像编码的方法
（2） 预测编码：基于图像数据的空间或时间冗余特性，用 相邻的已知像素（或像素块）来预测当前像素（或像素块） 的取值，然后再对预测误差进行量化和编码。 （3）变换编码：将空间域上的图像变换到另一变换域上， 变换后图像的大部分能量只集中到少数几个变换系数上， 采用适当的量化和熵编码就可以有效地压缩图像。
7/16 9/16
7.2 哈夫曼编码
30 10 20 40 20 40 0 20 20 20 30 30 20 40 40 20
1
7/16 9/16
4/16
5/16
2/16 3/16
1/16 1/16
（6）最后两个频率值（7/16，9/16）作为二叉树的两 个叶子节点，将频率和1作为它们的根节点。