第12章 图像压缩编码_PPT幻灯片

（1）Huffman码
哈夫曼编码是一种利用信息符号概率分布特性的变字 长的编码方法。对于出现概率大的信息符号编以短字 长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码。 这样可使码的平均长度
q
L pili i 1
具有最小值， pi--si出现概率，li--对si编码的长度。
信号源 s={s1, s2, s3, s4, s5, s6}，其概率分布为 p1=0.4 p2=0.3 p3=0.1 p4=0.1 p5=0.06 p6=0.04， 求最佳Huffman码。
冗余：信息中存在着多余的数据。 例：“你的朋友张三将于明天晚上8点整在华北水利水电 大学龙湾湖等你”(28*2+1=57个半角字符)
“你的朋友张三将于明天晚上8点在龙湾湖等你” “张三于明晚8点在龙湾湖等你”(12*2+1=25个半角字符 ）
• 数字图像的冗余主要表现为编码冗余、像素冗余、 视觉心理冗余
• (3)视觉心理冗余：
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。
33K
15K
图像压缩的目的
图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量 条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像， 以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量。
图像从结构上大体上可分为两大类，一类是具有一定图 形特征的结构，另一类是具有一定概率统计特性的结构。
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 0 0.4 1 S3 0.1 0.1 0.2 0 0.3 1 S4 0.1 0.1 0 0.1 1 S5 0.06 0 0.1 1 S6 0.04 1
S2=00
输入 输入概率第一步第二步第三步第四步
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 0 0.4 1 S3 0.1 0.1 0.2 0 0.3 1 S4 0.1 0.1 0 0.1 1 S5 0.06 0 0.1 1 S6 0.04 1
因此在解压缩时能精确恢复原图像，无损压缩的压缩比很少有 能超过3：1的,常用于要求高的场合。
2.有损压缩编码
※有损压缩是通过牺牲图像的准确率以实现较大的压缩率，
如果容许解压图像有一定的误差，则压缩率可显著提高。 有损压缩在压缩比大于30：1时仍然可重构图像，而如果 压缩比为10:1到20:1，则重构的图像与原图几乎没有差别
。每步只需对两个分支各赋予一个二进制码，如对 概率大的赋予码元0，对概率小的赋予码元1。
输入 输入概率
S1 0.4 S2 0.3 S3 0.1 S4 0.1 S5 0.06 S6 0.04
输入 输入概率第一步
S1 0.4 0.4 S2 0.3 0.3 S3 0.1 0.1 S4 0.1 0.1 S5 0.06 0.1 S6 0.04
输入 输入概率第一步第二步第三步第四步
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 0 0.4 1 S3 0.1 0.1 0.2 0 0.3 1 S4 0.1 0.1 0 0.1 1 S5 0.06 0 0.1 1 S6 0.04 1
S1=1
输入 输入概率第一步第二步第三步第四步
90x60x24x3x512x512x8bit=97,200M。 如一张CD光盘可存600兆字节数据，这部电影 光图象（还有声音）就需要160张CD光盘用来存 储。
对图象数据进行压缩显得非常必要。
本章讨论的问题：在满足一定条件下，能否 减小图象bit数，以及用什么样的编码方法使之 减少。
➢ 可能性
一般原始图像中存在很大的冗余度。 用户通常允许图像失真。 当信道的分辨率不及原始图像的分辨率时，降低输 入的原始图像的分辨率对输出图像分辨率影响不大。 用户对原始图像的信号不全都感兴趣，可用特征提 取和图像识别的方法，丢掉大量无用的信息。提取有 用的信息，使必须传输和存储的图像数据大大减少。
➢常见的数据冗余
输入 输入概率第一步第二步
S1 0.4 0.4 0.4 S2 0.3 0.3 0.3 S3 0.1 0.1 0.2 S4 0.1 0.1 0.1 S5 0.06 0.1 S6 0.04
输入 输入概率第一步第二步第三步
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 S3 0.1 0.1 0.2 0.3 S4 0.1 0.1 0.1 S5 0.06 0.1 S6 0.04
常采用混合编码的方案，以求在性能和经济上 取得折衷。
随着计算方法的发展，使许多高效而又比较复 杂的编码方法在工程上有实现的可能。
12.1图像压缩编码方法
图像编码
无损压缩编码 有损压缩编码
哈夫曼编码 算术编码 行程编码
预测编码
变换编码 其他编码方法
Leabharlann Baidu
1.无损压缩编码
※ 无损压缩算法中删除的仅仅是图像数据中冗余的信息，
方法： i. 将信源符号按出现概率从大到小排成一列，
然后把最末两个符号的概率相加，合成一个 概率。
ii.把这个符号的概率与其余符号的概率按从大到小排 列，然后再把最末两个符号的概率加起来，合成一 个概率。
iii.重复上述做法，直到最后剩下两个概率为止。 iv.从最后一步剩下的两个概率开始逐步向前进行编码
输入 输入概率第一步第二步第三步第四步
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 S3 0.1 0.1 0.2 0.3 S4 0.1 0.1 0.1 S5 0.06 0.1 S6 0.04
输入 输入概率第一步第二步第三步第四步
S1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0 S2 0.3 0.3 0.3 0.3 0 0.4 1 S3 0.1 0.1 0.2 0 0.3 1 S4 0.1 0.1 0 0.1 1 S5 0.06 0 0.1 1 S6 0.04 1
基于不同图像结构特性，应采用不同的压缩编码方法。
图像数据压缩技术的重要指标
（1）压缩比：图像压缩前后所需的信息存储量之比， 压缩比越大越好。 （2）压缩算法：利用不同的编码方式，实现对图像 的数据压缩。 （3）失真性：压缩前后图像存在的误差大小。
全面评价一种编码方法的优劣，除了看它的 编码效率、实时性和失真度以外，还要看它的设备 复杂程度，是否经济与实用。