图像编码与压缩优秀课件

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图像压缩编码ppt课件

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的结果如图7.6所示。图像信源熵为:
M
H PK log2 PK (0.4log2 0.4 0.18log2 0.18 20.1log 0.1 K 1 0.07log2 0.07 0.06log2 0.06 0.05log2 0.05 0.04log2 0.04) 2.55
根据哈夫曼编码过程图所给出的结果,可以求出它的平均 码字长度:
2
7.1 概述(Introduction)
为什么要对图像进行压缩
举例1:对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像,每秒 30帧,则一秒钟的数据量为: 640*480*24*30=221.12M ,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
举例2:目前的WWW互联网包含大量的图像信息,如果图 像信息的数据量太大,会使本来就已经非常紧张的网络 带宽变得更加不堪重负(World Wide Web变成了 World Wide Wait)
“比特”(bit) 。
4
7.1.1、图像的信息量与信息熵 (Information Content and Entropy))
▪ 2. 信息熵
对信息源X的各符号的自信息量取统计平均,可得每个符号
的平均自信息量为:
m
H ( X ) p(ai ) log2 p(ai ) i1
这个平均自信息量H(X) 称为信息源X的熵(entropy),单位 为bit/符号,通常也称为X的零阶熵。由信息论的基本概念可以
M
L lK PK 0.401 0.18 3 0.10 3 0.10 4 0.07 4 K 1 0.06 4 0.05 5 0.04 5 2.61 19
7.2.1、哈夫曼编码(Huffman coding)

第六章图象编码与压缩.ppt

第六章图象编码与压缩.ppt

(248,27,4)
(251,32,15)
(248,27,4)
(248,27,4)
2019年10月30日1时57分
第六章 图像编码与压缩
13
3. 图像冗余信息分析结论
由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余, 我们的压缩方式就是从这两方面着手来开展 的。
1)因为有数据冗余,当我们将图像信息的描 述方式改变之后,可以压缩掉这些冗余。
编 码
例1
数字图象
设一幅活动图象的空间分辨率为N,灰度分辨率为 b, 时间分辨率为fB, 则在实时传输过程中,该图 象在传输通道里的传输率至少应该为
ρ=NbfB 若N=512512, b=8, fB=25, 则ρ=52.4Mbps
2019年10月30日1时57分
第六章 图像编码与压缩
16
例2
地球资源卫星(LANDSAT)一帧图象(4幅)的数据 量为:
r
=
原始图象平均码长 原始图象的熵
1 =
R(d ) H (d )
1
编码效率
= H(d) = 1
R(d) 1 r
冗余大致分为三类
1)编码冗余
符号序列码字(码字长度)
2019年10月30日1时57分
第六章 图像编码与压缩
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2)象素间相关性冗余 帧间象素信息冗余,帧内象素信息冗余
3)视觉冗余 人眼对所有视觉信息并不是都具有相同的敏感度; 人眼的空间分辨率,时间分辨率。
使编码后的图象的平均码字长度尽可能接近 图象的熵H。
基本思路是:概率大的灰度级用短码字,概 率小的,用长码字。
2019年10月30日1时57分
第六章 图像编码与压缩
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行程编码(RLE编码)

《图像的编码与压缩》课件

《图像的编码与压缩》课件

图像压缩技术
离散余弦变换(DCT)
定义:离散余弦变换是一种将图像从空间域转换到频域的算法
特点:DCT具有较好的能量压缩能力,能够去除图像中的冗余信息
应用:在图像压缩领域,DCT被广泛应用于JPEG等标准中
压缩原理:通过将图像分成8x8的块,对每个块进行DCT变换,将变换后的系数进行量 化,最后进行逆变换得到压缩后的图像
《图像的编码与压缩》PPT课 件
汇报人:
单击输入目录标题 图像编码与压缩概述 图像编码技术 图像压缩技术 图像编码与压缩的应用 图像编码与压缩的未来发展
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图像编码与压缩概述
图像编码与压缩的定义
图像编码:将图像信息转换为数字信号的过程 图像压缩:通过去除冗余信息来减小图像文件大小的过程 编码与压缩的目的:提高存储效率、降低传输带宽、节省存储空间等 常见图像编码与压缩标准:JPEG、PNG、GIF等
图像编码与压缩的目的
减少图像数据存储空间 提高图像传输效率 便于图像的编辑与处理 适应不同的应用需求
图像编码与压缩的分类
图像编码的分类:有损压缩和无损压缩 图像压缩的分类:有损压缩和无损压缩 有损压缩:去除图像中的冗余信息,减小文件大小 无损压缩:保留图像中的所有信息,不改变文件大小
图像编码技术
数字电视广播具有抗干扰能力强、 传输距离远等优点
添加标题
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数字电视广播采用高效压缩技术, 提高了图像传输效率和图像质量
数字电视广播已经成为现代社会重 要的信息传播方式之一
数字相机和手机
数字相机和手机中常用的图像编码与压缩技术 这些技术在数字相机和手机中的应用场景和优势 数字相机和手机中图像编码与压缩技术的具体实现方式 未来数字相机和手机中图像编码与压缩技术的发展趋势

课件:第14章 图像编码与压缩

课件:第14章 图像编码与压缩

Huffman编码示意图
• 左图所示为建立码的过程
• 右图所示为从根开始,经各中间节点到叶节点的路径采用 二进制编码的情况
3.Huffman编码的性能
• 优点:
– 实现Huffman编码的基础是统计源数据集中各信号的概率分布。
– Huffman编码在无失真的编码方法中效率优于其他编码方法,是 一种最佳变长码,其平均码长接近于熵值。
• 图像的尺寸为w·h。
典型图像的数据量
图像种类
图像参数
二值传真图像 灰度图像
A4(210 297 mm)大小、1728 2376 2色分辨 率
512512,8 bit灰度等级
VGA图像 CIF视频图像 HDTV亮度信号
640 480 256色
352 288 256色,亮度取样率为3 MHz,亮度和两 色差按4∶1∶1取样,亮色量化位数共12 bit,帧频 29.97,按1 s计算
• 编码效率
n H (x) R(x)
压缩比
• 定义为压缩前图像每像素码长的平均值与
压缩后每像素码长的平均值之比
MN
rb(i, j)
Cr
i 1 M
j 1 N
rc(i,
j)
rb rc
i1 j1
客观评价SNR
• SNR(信噪比)指压缩前的图像信号方差与
解压缩后重建信号误差方差的比值
S
NR
1
0lo
g
2 x 2 e
图像质量的主观评价等级
评分 5 4
3
2
评价 优秀 良好
中等

说明 图像质量非常好 图像质量高,有很小的干扰但不影响观看 图像质量可接受,但有一些干扰,对观看稍 有妨碍

[课件]图像9图像编码及压缩PPT

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第 七 章 : 图 像 编 码 及 压 缩
7.2 基础理论

信息论基础
信源输出n个独立消息,若这些消息出现的概率相 等,则信息量最大。某个消息出现概率越大,其信 息量越小。 信息熵 字母表 a k ,出现概率已知 P ( a k ) , 则信息量为:

Ia (k ) l o g( P a ) k

LZW编码



Lempel-Ziv-Welch 字符序列表—代码(字典) 编码方法(P.287-289) 常用: 8位文件被编成12位代码,256个值表示所有可能 出现的字符,其他3840个值表示字符串。
第 七 章 : 图 像 编 码 及 压 缩
7.4 变长编码

费诺码



1.把各元素按概率递减顺序排列,然后分为两大 组,使二者概率接近。含大概率值组赋1,另一组 赋0; 2.把“1”组再分为概率接近的两组并赋值;把 “0”组分为概率接近的两组并赋值; 3.重复上述步骤,直到不可再分组。 缺点:分组可能不唯一。 举例 aa , 2 ,a ,a ,a ,a } 字符 { 1 3 4 5 6 0 . 5 ,0 . 2 5 ,0 . 1 ,0 . 0 8 ,0 . 0 4 ,0 . 0 3 } 出现概率 {
图像9_图像 编码及压缩
第 七 章 : 图 像 编 码 及 压 缩
7.1 基本概念

冗余信息和不相干信息

去掉冗余信息,不损失信息 去掉不相干信息,损失少量信息 举例: 我是一只小小小小鸟,想要飞,却飞也飞不 高。

数据冗余类型

编码冗余(统计特性) 像素间冗余(规律性) 心理视觉冗余(共性与个性)
第 七 章 : 图 像 编 码 及 压 缩

最新数字图像处理第6章_图像编码与压缩技术ppt课件

最新数字图像处理第6章_图像编码与压缩技术ppt课件

6.1.1 图像的信息冗余
图像数据的压缩是基于图像存在冗余这种特性。压缩就是去掉 信息中的冗余,即保留不确定的信息,去掉确定的信息(可推知 的);也就是用一种更接近信息本身的描述代替原有冗余的描述。
8 (1) 空间冗余。在同一幅图像中,规则物体或规则背景的物理表 面特性具有的相关性,这种相关性会使它们的图像结构趋于有序和 平滑,表现出空间数据的冗余。邻近像素灰度分布的相关性很强。 (2) 频间冗余。多谱段图像中各谱段图像对应像素之间灰度相关
r=n/R 一般来讲,压缩比大,则说明被压缩掉的数据量多。一个编码系统要 研究的问题是设法减小编码平均长度R,使编码效率η尽量趋于1,而 冗余度趋于0
6.2.2 图像的逼真度准则
描述解码图像相对原始图像偏离程度的测度一般称为保真 度(逼真度)准则。常用的准则可分为2大类:客观保真度 准则和主观保真度准则。
6.2.1 基于压缩编码参数的评价
1 图像熵
设数字图像像素灰度级集合为{d1,d2,…,dm},其对应的概率分 别为 p(d1),p(d2),…,p(dm)。按信息论中信源信息熵的定义,
m
H P(di)loP g(di)bi/t字符 i1
2ห้องสมุดไป่ตู้
设βi为数字图像中灰度级di所对应的码字长度(二进制代码的位 数),其相应出现的概率为P(di),则该数字图像所赋予的平均码
行程编码
行程长度编码先对每一行交替出现的白游长和黑游长进行统 计,然后进行变长编码。在进行变长编码时,经常采用霍夫曼编 码,在大量统计的基础上,得到每种白游长和黑游长的发生概率。 其概率可分为2种情况,一种是白长和黑长各自发生的概率分布; 另一种是游长的概率分布,而不区分白游长和黑游长。对于第一 种情况,要分别建立白游长和黑游长的霍夫曼码表;对于第二种 情况,只需建立游长的霍夫曼码表。在编码时对每一行的第一个 像素要有一个标志码,以区分该行是以白游长还是黑游长开始, 对于后面的游长,按照其值查相应的霍夫曼码表,并输出对应的 码字。

ch6图像压缩与编码(二)_PPT幻灯片

ch6图像压缩与编码(二)_PPT幻灯片

6.3.2 有损压缩:有损预测编码
• DM(Delta modulation)有损预测编码 – 算法分析
粒状噪音
溢出过载
6.3.2 有损压缩:有损预测编码
• DM(Delta modulation)有损预测编码 – 算法分析
• 在n=14到19变化快的区域,太小以至不能表示输入 的最大的变化,发生一个被称为溢出过载的失真。
• 有损预测编码
输入图像
fn
^
ên = Q( fn - fn)
en
ên
+
量化器
-
压缩图像
符号 编码
预测器
fn
6.3.2 有损压缩:有损预测编码
• 有损预测解码
压缩图像
符号 解码
^
fn = ên + fnên+fn
+
预测器
fn
解压缩图像
6.3.2 有损压缩:有损预测编码
• 有损预测编码
– 上述方案的压缩编码中,预测器的输入是fn, 而解压缩中的预测器的输入是fn ,要使用相 同的预测器,编码方案要进行修改。
– 这两种压缩方法的根本差别在于有没有量化模块
6.3.1 有损压缩:引言
• 源数据编码与解码的模型(复习)
– 源数据编码的模型
映射器
量化器
符号 编码器
– 源数据解码的模型
符号 解码器
反向 映射器
6.3.1 有损压缩:引言
• 量化器基本思想:
– 减少数据量的最简单的办法是将图像量化成较少的灰 度级,通过减少图像的灰度级来实现图像的压缩
(预测误差)
‘e1 = +6.5 (因为e1 > 0 )
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新的概率集合中只有一个概率为1的成员。这样的归并过程 可以用二叉树描述。
• ⑤ 从根节点按前缀码的编码规则进行二进制编码。
Huffman编码示意图
• 左图所示为建立码的过程
• 右图所示为从根开始,经各中间节点到叶节点的路径采用 二进制编码的情况
编的统计特性 • 结果如第三行所示
常用的图像压缩技术指标:
• 图像熵与平均码长 • 图像冗余度与编码效率 • 压缩比 • 客观评价SNR • 主观评价
图像质量的主观评价等级
评分 5 4
3
2
评价 优秀 良好
中等

说明 图像质量非常好 图像质量高,有很小的干扰但不影响观看 图像质量可接受,但有一些干扰,对观看稍 有妨碍
图像质量差,对观看有妨碍
用及有关的国际标准。
5.1.1 数据压缩的基本概念
• 数据压缩
– 以较少的数据量表示信源以原始形式所代表的 信息
– 目的在于节省存储空间、传输时间、信号频带 或发送能量等。
数据压缩系统组成图
熵(Entropy)
• 代表信源所含的平均信息量
• 若信源编码的熵大于信源的实际熵,则信源中的数据一定 存在冗余度
≧2.5分
5.1.5 数据压缩方法的分类
1 .无损压缩(Lossless Compression):
• Huffman编码 • Shannon编码 • 游程编码 • 算术编码 • 轮廓编码
有损压缩(Lossy Compression)
• 预测编码 • 变换编码 • 混合编码 现代压缩编码方法: • 分形编码 • 模型基(Model-based)编码
• 1.前缀码(Prefix Code)
4层树形结构的编码情况
2.Huffman编码
算法:
• ① 将图像的灰度等级按概率大小进行升序排序。 • ② 在灰度级集合中取两个最小概率相加,合成一个概率。 • ③ 新合成的概率与其他的概率成员组成新的概率集合。 • ④ 在新的概率集合中,仍然按照步骤②~③的规则,直至
• (3)计算与pi相对应的累积概率Pi, 把与Pi相对应的二进 码和接下去与pk(k>i)相应的码相比较,前面的ni位至少 有一位以上的数字是不同的。
【例5.2】由表5.3计算该信源的Shannon编码 • 平均码字长度为2.92,较Huffman编码为长。
2.Fano编码步骤
• (1)将图像灰度级xi其概率大小按递减顺序进行 排序。
• 图像的尺寸为w·h。
典型图像的数据量
图像种类
图像参数
二值传真图像 灰度图像
A4(210 297 mm)大小、1728 2376 2色分辨 率
512512,8 bit灰度等级
VGA图像 CIF视频图像 HDTV亮度信号
640 480 256色
352 288 256色,亮度取样率为3 MHz,亮度和两 色差按4∶1∶1取样,亮色量化位数共12 bit,帧频 29.97,按1 s计算
是一种最佳变长码,其平均码长接近于熵值。
• 缺点:
– 当信源数据成分复杂时,庞大的信源集致使Huffman码表较大, 码表生成的计算量增加,编译码速度相应变慢
– 不等长编码致使硬件译码电路实现困难。上述原因致使 Huffman编码的实际应用受到限制。
4.图像的Huffman编译码系统
5.2.2 Shannon编码与Pano编码
5.2 统计编码
• 统计编码
– 根据信源的概率分布特性,分配具有惟一可译性的 可变长码字,降低平均码字长度,以提高信息的传 输速度,节省存储空间。
• 基本原理
– 在信号概率分布情况已知的基础上,概率大的信号 对应的码字短,概率小的信号对应的码字长,这样 就降低了平均码字长度。
5.2.1 Huffman编码
• 1. Shannon提出了将信源符号依其概率降序排列,用符号 序列累积概率的二进制表示作为对信源的唯一可译编码。
• 其应用于图像编码的步骤如下:
• (1)将N个灰度级xi按其概率递减进行排列。
• (2)求概率分布pi的第i个灰度级的二进制位数ni。

lo 2p ig n i lo 2p ig 1 (5.10)
符号集{xi}
x1 x2
x3
x4
x5
x6
概率分布{pi} 0.40 0.20 0.12 0.11 0.09 0.08
Huffman编码 1 010 000 001 0110 0111
3.Huffman编码的性能
• 优点:
– 实现Huffman编码的基础是统计源数据集中各信号的概率分布。 – Huffman编码在无失真的编码方法中效率优于其他编码方法,
图像编码与压缩
知识要点
• ●信息论中的有关概念:信息,信息量, 信息熵,冗余度
• ●统计编码 • ●预测编码 • ●变换编码 • ●混合编码 • ●静态图像压缩标准:
– JPEG、JBIG、JPEG2000等
5.1 概述
• 数据编码的目的各异
– 信息保密 – 信息的压缩存储与传输等
• 数码相机图像编码与压缩技术成功的范例。 • 本章主要介绍静态图像压缩编码的原理、应
• 冗余数据的去除不会减少信息量。
• 信息量与数据量的关系可由下式表示
I D du
(5.1)
5.1.2 图像编码压缩的必要性
• 图像信号的数据量可表示为

V w ·h ·d/8
(5.2)
– V、w、h、d分别表示图像数据量(字节,byte, B) 、图像宽度(像素数,pel)、图像高度 (像素数,pel) 、图像深度(位,bit)。
1280 720,量化位数为8 bit,帧频30 Hz,按1 s计 算
数据量 501 KB 256 KB 300 KB 4.3 MB
52.7MB
5.1.3 图像编码压缩的可能性
一般图像中存在着以下数据冗余因素: • 编码冗余 • 像素间的相关性形成的冗余 • 视觉特性和显示设备引起的冗余
5.1.4 图像编码压缩的技术指标
1 很差,劣 图像质量很差,无法观看
图像编码主、客观评价的内在关系
图像类型 高分辨率广播电视 普通数字广播电视
数据库图像
传输数码率 74Mb/s 34Mb/s
识别图像
压缩后图像 客观评价SNR
≧48dB ≧43dB ≧36dB
主观评价 ≧4.5分 ≧4.0分
≧3.0分
会议电视
64kb/s
≧30dB
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