图像压缩PPT课件
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数字图像处理图像压缩ppt课件
图像熵值
6
H Pxi log2 Pxi i 1 0.4log2 0.4 0.3log2 0.3 2 0.1log2 0.1
0.06log2 0.06 0.04log2 0.04
2.14bit
平均码长 N与H接近，N H
第七章 图像压缩
7.2 基础知识 7.2.1 数据冗余
• 数据冗余旳概念
数据是用来表达信息旳。假如不同旳措施为表 达给定量旳信息使用了不同旳数据量，那么使用 较多数据量旳措施中，有些数据必然是代表了无 用旳信息，或者是反复地表达了其他数据已表达 旳信息，这就是数据冗余旳概念。
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
元素
xi
x1
x2 x3 x4
x5
x6
概率 P(xi) 0.4 0.3 0.1 0.1 0.06 0.04
编码 wi 1 00 011 0100 01010 01011
第七章 图像压缩
x1 0.4
0.4
x2 0.3
0.3
x3 0.1
0.1
x4 0.1
0.1 (0100)
x5 0.06 (01010) 0.1(0101)
例如：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 -11 8 7 -3
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
• 什么是心理视觉冗余？
这是因为眼睛对全部视觉信息感受旳敏捷度 不同。在正常视觉处理过程中多种信息旳相对主 要程度不同。 有些信息在一般旳视觉过程中与另 外某些信息相比并不那么主要，这些信息被以为 是心理视觉冗余旳，清除这些信息并不会明显降 低图像质量。
• 三种基本旳数据冗余
编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余
6
H Pxi log2 Pxi i 1 0.4log2 0.4 0.3log2 0.3 2 0.1log2 0.1
0.06log2 0.06 0.04log2 0.04
2.14bit
平均码长 N与H接近，N H
第七章 图像压缩
7.2 基础知识 7.2.1 数据冗余
• 数据冗余旳概念
数据是用来表达信息旳。假如不同旳措施为表 达给定量旳信息使用了不同旳数据量，那么使用 较多数据量旳措施中，有些数据必然是代表了无 用旳信息，或者是反复地表达了其他数据已表达 旳信息，这就是数据冗余旳概念。
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
元素
xi
x1
x2 x3 x4
x5
x6
概率 P(xi) 0.4 0.3 0.1 0.1 0.06 0.04
编码 wi 1 00 011 0100 01010 01011
第七章 图像压缩
x1 0.4
0.4
x2 0.3
0.3
x3 0.1
0.1
x4 0.1
0.1 (0100)
x5 0.06 (01010) 0.1(0101)
例如：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 -11 8 7 -3
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
• 什么是心理视觉冗余？
这是因为眼睛对全部视觉信息感受旳敏捷度 不同。在正常视觉处理过程中多种信息旳相对主 要程度不同。 有些信息在一般旳视觉过程中与另 外某些信息相比并不那么主要，这些信息被以为 是心理视觉冗余旳，清除这些信息并不会明显降 低图像质量。
• 三种基本旳数据冗余
编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余
图像压缩原理资料课件
三维立体图像压缩
总结词
三维立体图像提供了更真实的视觉体验，但其数据量巨大，对压缩技术提出了更高的要求。
详细描述
三维立体图像的压缩需要同时考虑空间和深度信息，目前主要采用基于深度学习的方法进行压缩，同时还需要解 决如何保留立体感的问题。
人工智能辅助的图像压缩
总结词
人工智能技术的发展为图像压缩提供了新的思路和方法。
图像压缩的应用
数字电视广播
数字电视广播需要传输大量的视频数 据，图像压缩技术可以有效减少数据 量，提高传输效率和图像质量。
数字电视广播采用MPEG、H.264等图 像压缩标准，实现高效的数据压缩和 传输，满足大规模广播覆盖的需求。
互联网图像传
在互联网上传输图像时，由于带宽限制和网络拥堵，需要采 用图像压缩技术来减小图像文件的大小，加快传输速度。
常见的互联网图像传输格式包括JPEG、PNG等，这些格式采 用不同的压缩算法，以在保证图像质量的前提下尽可能减小 文件大小。
医学影像存储与传
医学影像如CT、MRI等包含大量的数据信息，直接存储和传输成本较高，因此需 要采用图像压缩技术进行压缩。
医学影像压缩对于远程诊断、会诊和医学教育等方面具有重要意义，可以降低存 储成本、加快传输速度并提高图像质量。
有损压缩
有损压缩会丢失一些数据，但压 缩率较高，常用的算法有JPEG、 MPEG等。
图像压缩标准
01
02
03
JPEG
主要用于静态图像压缩， 广泛应用于网络传输和数 字相机等领域。
JPEG2000
相对于JPEG有更高的压缩 比和更好的图像质量，尤 其在处理医学图像和遥感 图像方面有优势。
MPEG
主要用于视频压缩，包括 MPEG-1、MPEG-2、 MPEG-4等，广泛应用于 音视频存储、传输和播放 。
第八章图像压缩ppt课件
信源的平均码长 lavg>=H(X) ；也就是说熵是无失真
编码的下界.
如果所有 I(xk) 都是整数,且l(xk)=I(xk),可以使平均
码长等于熵.
对非等概率分布的信源,采用不等长编码其平均码
长小于等长编码的平均码长.
如果信源中各符号的出现概率相等,信源熵值达到
最大
最新课件
29
编码的分类
根据对象的不同，可以分为静止图像编码、活动图像
8.1 基础知识
数据与信息之间的关系：数据是信息传送的手段；相同数量的信息可
以用不同数量的数据表示；
数据压缩指减少表示给定信息量所需的数据量；
图像压缩所解决的问题是尽量减少表示数字图像时所需的数据量；
n
压缩率： C R 1
n2
相对数据冗余： R D 1 1
CR
在数字图像压缩中,可以确定三种基本的数据冗余: 编码冗余、像
息间的相关性时，是无失真代码平均长度比特数的下限。
例如
x1 , x2 , x3 , x4
X 1 1 1 1
,
,
,
2 4 8 8
N
7
H
(X
)
p
i log
2p
i
4
i
1
说明该信源编码平均码长最短情况下为7/4，不能再小，
否则就会引起错误，而平均码长比此数大许多时，就表明
先被压缩而后被解压缩的输出图像的函数时,就说这个函
数是基于客观保真度准则的.
假设 f x, y 表示输入图像，fˆx, y 表示由对输入先压缩得到的
ˆ
fˆx,的
y 误
xx
编码的下界.
如果所有 I(xk) 都是整数,且l(xk)=I(xk),可以使平均
码长等于熵.
对非等概率分布的信源,采用不等长编码其平均码
长小于等长编码的平均码长.
如果信源中各符号的出现概率相等,信源熵值达到
最大
最新课件
29
编码的分类
根据对象的不同，可以分为静止图像编码、活动图像
8.1 基础知识
数据与信息之间的关系：数据是信息传送的手段；相同数量的信息可
以用不同数量的数据表示；
数据压缩指减少表示给定信息量所需的数据量；
图像压缩所解决的问题是尽量减少表示数字图像时所需的数据量；
n
压缩率： C R 1
n2
相对数据冗余： R D 1 1
CR
在数字图像压缩中,可以确定三种基本的数据冗余: 编码冗余、像
息间的相关性时，是无失真代码平均长度比特数的下限。
例如
x1 , x2 , x3 , x4
X 1 1 1 1
,
,
,
2 4 8 8
N
7
H
(X
)
p
i log
2p
i
4
i
1
说明该信源编码平均码长最短情况下为7/4，不能再小，
否则就会引起错误，而平均码长比此数大许多时，就表明
先被压缩而后被解压缩的输出图像的函数时,就说这个函
数是基于客观保真度准则的.
假设 f x, y 表示输入图像，fˆx, y 表示由对输入先压缩得到的
ˆ
fˆx,的
y 误
xx
图像有损压缩课件
3.图像有损压缩技术
• 3.1 图像有损压缩介绍 • 3.2 常见有损压缩技术
3.1有损压缩介绍
• 虽然人们总是期望无损压缩，但冗余度很少的信息对象用 无损压缩技术并不能得到可接受的结果。当使用的压缩方 法会造成一些信息损失时，关键的问题是看这种损失的影 响。有损压缩经常用于压缩音频、灰度或彩色图像和视频 对象等，因为它们并不要求精确的数据。在由音频、彩色 图像、视频以及其他专门数据组成的多媒体对象中，可以 单独使用有损压缩技术，也可与无损压缩技术共同使用。
傅立叶变换转换到频率域，就只需要几点就可以表示这个
相同的信号。如我们已经看到的那样，原因就是信号只含
有少量的频率成分。这允许在频率域中只用几个数据点就
可以表示信号，而在时间域中表示则需要大量数据点
• 这一技术可以应用到彩色图像上。彩色图像有像素组成， 这些像素具有RGB彩色值。每个像素都带有x，y坐标，对 每种原色使用8x8或者16x16矩阵。在灰度图像中像素具 有灰度值，它的x，y坐标由灰色的幅度组成。为了在 JPEG中压缩灰度图像，每个像素被翻译为亮度或灰度值。
3.2.1预测编码
• 预测编码是根据离散信号之间存在着一定关联性的特点， 利用前面一个或多个信号预测下一个信号进行，然后对实 际值和预测值的差（预测误差）进行编码。如果预测比较 准确，误差就会很小。在同等精度要求的条件下，就可以 用比较少的比特进行编码，达到压缩数据的目的。
• 预测编码中典型的压缩方法有脉冲编码调制（PCM Pulse Code Modulation）、差分脉冲编码调制（DPCM， Differential Pulse Code Modulation）、自适应差分脉冲 编码调制（ADPCM，Adaptive Differential Pulse Code Modulation）等，它们较适合于声音、图像数据的压缩， 因为这些数据由采样得到，相邻样值之间的差相差不会很 大，可以用较少位来表示。
小波变换及应用(图像压缩)ppt课件
小波变换及应用 (图像压缩)
小波分析因为同时具有好的空间分辨率和好的 频率分辨率，特别适于分析非稳态信号。自然 图像正具有这种非稳态特性，可以看作是能量 空间集中（图像边沿和细节）和频率集中（图 像的平缓变化部分）信号的线性组合[8]。因此， 使用小波分析进行图像压缩可以取得很好的效 果。
基于小波的图像压缩思想来源
E m b e d d e d意 即 编 码 器 可 以 在 任 一 希 望 速 率 上 停 止 编 码 。 同 样 ， 解 码 器 可 在 码 流 的 任 一 点 截 断 码 流 ， 停 止 解 码 。 优 点 ： 不 需 要 图 像 预 先 知 识 ， 不 用 存 储 其 码 表 ， 和 不 用 训 练 。
2级2-D DWT的上式计算，可由下框图实现：
N
列
N N N
N
4
4
NLeabharlann H(Z)22 2 2 2
a n ,n 2( 1 2)
1 d n 2( 1,n 2)
2 d2 (n 1,n 2)
列
H(Z)
行
2 2 2 2
N 2 N
G(Z )
a n ,n 1( 1 2)
H(Z)
G(Z )
2 2
H(Z)
G(Z )
和 好 的 频 时 在 频 率 的 作 用 。
( n , n ) ( n ) ( n ) 若2-D滤波器 (n 可分解为 ，则 1,n 2) 1 2 1 1 2 2 1, n 2)为一个近似 可分的2-D DWT，将分解近似图象ai (n 图象和3个细节图象，即：
ai 1 (n1 , n2 ) h(k1 )h(k2 )ai (2n1 k1 ,2n2 k2 )
2 i 1 k1 0 k 2 0 L 1 L 1
小波分析因为同时具有好的空间分辨率和好的 频率分辨率，特别适于分析非稳态信号。自然 图像正具有这种非稳态特性，可以看作是能量 空间集中（图像边沿和细节）和频率集中（图 像的平缓变化部分）信号的线性组合[8]。因此， 使用小波分析进行图像压缩可以取得很好的效 果。
基于小波的图像压缩思想来源
E m b e d d e d意 即 编 码 器 可 以 在 任 一 希 望 速 率 上 停 止 编 码 。 同 样 ， 解 码 器 可 在 码 流 的 任 一 点 截 断 码 流 ， 停 止 解 码 。 优 点 ： 不 需 要 图 像 预 先 知 识 ， 不 用 存 储 其 码 表 ， 和 不 用 训 练 。
2级2-D DWT的上式计算，可由下框图实现：
N
列
N N N
N
4
4
NLeabharlann H(Z)22 2 2 2
a n ,n 2( 1 2)
1 d n 2( 1,n 2)
2 d2 (n 1,n 2)
列
H(Z)
行
2 2 2 2
N 2 N
G(Z )
a n ,n 1( 1 2)
H(Z)
G(Z )
2 2
H(Z)
G(Z )
和 好 的 频 时 在 频 率 的 作 用 。
( n , n ) ( n ) ( n ) 若2-D滤波器 (n 可分解为 ，则 1,n 2) 1 2 1 1 2 2 1, n 2)为一个近似 可分的2-D DWT，将分解近似图象ai (n 图象和3个细节图象，即：
ai 1 (n1 , n2 ) h(k1 )h(k2 )ai (2n1 k1 ,2n2 k2 )
2 i 1 k1 0 k 2 0 L 1 L 1
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第
4.2.3 无损预测编码
二
节
无
损
16
精 选
ppt
第
四
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
章
图
像
• 基于字典的压缩
压 缩
– RLE编码——行程编码
• PCX
第 二
– LZW编码
节
• GIF
无
损
17
精 选
ppt
第
四
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
章
图 • RLE 编码——Run Length Encoding
图
像 压
源数据 编码
通道 编码
通道
通道 解码
源数据 解码
缩
13
ppt
第精选 四
章 4.1.3 图像压缩基本概念:图像压缩模型
图
像
压 • 源数据编码与解码的模型
缩
第
– 源数据编码的模型
一 节
映射器
量化器
符号 编码器
图
– 源数据解码的模型
像 压
符号 解码器
反向 映射器
缩
14
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第精选 四
章 4.1.3 图像压缩基本概念:图像压缩模型
第
了编码冗余。
一
节
例：如果用8位表示该图像的像素，我们
图
就说该图像存在着编码冗余，因为该图像
像
的像素只有两个灰度，用一位即可表示。
压
缩
6
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第精选 四
章 4.1.1 图像压缩基本概念:数据冗余
图
像 压
• 像素冗余：
缩
由于任何给定的像素值，原理上都可以 通过它的邻居预测到，单个像素携带的信息
第
相对是小的。
缩
2) 按行进行压缩
第
3) 长度在前，灰度值在后
二
4) 单像素没有长度值
节
5) 以 最 高 两 位 作 为 判 断 是 重 复 数 还 是 原 像 素 。
x=0 y=0
一
节
均方根误差（rms）
图
M-1 N-1
像
erms = [1/MN [ f(x,y) - f(x,y)]2]1/2
x=0 y=0
压
缩
11
ppt
第精选 四
章
4.1.2 图像压缩基本概念:保真度标准
图
像
压 • 主观保真度标准
缩
通过视觉比较两个图像，给出一个定性
第
的评价，如很粗、粗、稍粗、相同、稍好、
第
一
节
图
像
压
缩
8
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第精选 四
章
4.1.2 图像压缩基本概念:保真度标准
图
像
压
缩 • 保真度标准——评价压缩算法的标准
第
– 客观保真度标准
一
– 主观保真度标准
节
图
像
压
缩
9
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第精选 四
章
4.1.2 图像压缩基本概念:保真度标准
图
像 • 客观保真度标准
压 缩
如果信息丢失的级别,可以表示为原始或输入图 像与压缩后又解压缩输出的图像的函数，这个函数
压
例：CR=20; RD = 19/20
缩
4
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第精选 四
章 4.1.1 图像压缩基本概念:数据冗余
图
像
压
缩
• 三种数据冗余：
第
– 编码冗余
一
– 像素冗余
节
– 视觉心理冗余
图
像 压
缩
5
ppt
第精选 四
章 4.1.1 图像压缩基本概念:数据冗余
图
像 压
• 编码冗余：
缩
如果一个图像的灰度级编码，使用了 多于实际需要的编码符号，就称该图像包含
ppt
精 选
数字图像处理
北京大学计算机研究所 陈晓鸥
1
精 选
ppt
第四章 图像压缩
第
四
章
4.1 图像压缩的基本概念
图
4.2 无损压缩
像
4.3 有损压缩
压 缩
4.4 压缩标准
2
ppt
第精选 四
章
第一节 图像压缩的基本概念
图
像
压
缩
4.1.1 数据冗余
第
4.1.2 保真度标准
一
节
4.1.3 图像压缩模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ppt
第
四
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
章
图
像 • RLE 编码——Run Length Encoding
压
– 分析：
缩
• 对于有大面积色块的图像，压缩效果很好
第
• 对于纷杂的图像，压缩效果不好，最坏情
二
况下，会加倍图像
节
无
损
19
精 选
ppt
第
四
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
章
图 • RLE 编码——Run Length Encoding
第
就被称为客观保真度标准。一般表示为：
一
节
e(x,y) = f(x,y) - f(x,y)
图
像
f(x,y)是输入图像， f(x,y) 是压缩后解压缩的图像，
压
e(x,y)是误差函数
缩
10
ppt
第精选 四
章
4.1.2 图像压缩基本概念:保真度标准
图
像
压
两个图像之间的总误差：
缩 M-1 N-1
第
[ f(x,y) - f(x,y)]
像
– 概念：
压
• 行程：具有相同灰度值的像素序列。
缩
– 编码思想：
第
• 去除像素冗余。
二 节
• 用行程的灰度和行程的长度代替行程本身。 例：设重复次数为 iC, 重复像素值为 iP
编码为：iCiP iCiP iCiP
无
编码前：aaaaaaabbbbbbcccccccc
损
编码后：7a6b8c
18
精 选
像
– 例子：PCX_RLE
压
（1）PCX简介：
128字节的文件头
缩
真彩色图像以行为
第
单位，按色面存放
二
图像数据
节
无
调色板
损
20
精 选
ppt
第
四
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
章
图 • RLE 编码——Run Length Encoding
像 （2） PCX_RLE编码原则：
压
1) 图像数据以字节为单位进行编码
图
像
压 • 源数据编码与解码的模型
缩
– 映射器 ：减少像素冗余，如使用RLE编
第
码。或进行图像变换。
一
– 量化器 ：减少视觉心理冗余，仅用于有
节
损压缩。
图
– 符号编码器：减少编码冗余，如使用哈夫曼
像
编码
压
缩
15
精 选
ppt
第
四
第二节 无损压缩
章
图
像
压
4.2.1 基于字典的压缩
缩
4.2.2 统计编码
一
对于一个图像，很多单个像素对视觉的
节
贡献是冗余的。这是建立在对邻居值预测的
图
基础上。
像
例：原图像数据：234 223 231 238 235
压
压缩后数据：234 11 8 7 -3
缩
7
ppt
第精选 四
章 4.1.1 图像压缩基本概念:数据冗余
图
像 • 视觉心理冗余：
压 缩
一些信息在一般视觉处理中比其它信息的相对 重要程度要小，这种信息就被称为视觉心理冗余。
图
像
压
缩
3
ppt
第精选 四
章 4.1.1 图像压缩基本概念:数据冗余
图
像 压
• 图像压缩的基本概念
缩
设：n1和n2是在两个表达相同信息的数据集中，所携 带的单位信息量。
第
– 压缩率（压缩比）：
一
CR = n1 / n2
节
其中，n1是压缩前的数据量，n2是压缩后的数据量
图
– 相对数据冗余：
像
RD = 1 – 1/CR
一
较好、很好，这种评价被称为主观保真度
节
标准。
图
像
压
缩
12
ppt
第精选 四
章 4.1.3 图像压缩基本概念:图像压缩模型
图
像
压 • 源数据编码：完成原数据的压缩。
缩 • 通 道 编 码：为了抗干扰，增加一些容错、校验
位，实际上是增加冗余。
第 一
•通
道：如Internet、广播、通讯、可移 动介质
节