第三章图像编码
第三章 pacs中的图像压缩技术3
•3.1图像压缩编码方法及分类•3.2 图像编码的评价标准与图像质量和编码效率的评价•3.3 常见的图像编码方式3.3.1 统计编码3.3.2 预测编码3.3.3 变换编码•3.4PACS常用的图像压缩标准简介3.4.1 JPEG标准3.4.2 JPEG2000概述医学图像的描述，一般采用的是位图的方式，即逐点表示出各位置上的颜色、亮度等信息信息。
对单色图像只有亮度信息，称为灰阶(医学图像灰阶数目往往超过256）。
而对彩色图像多采用的是RGB三原色的方式表示,即一个点用红、绿、蓝个分量的值表示。
一般可以用三个矩阵分别表示三个RGB分量,也可以仅用一个矩阵表示整个图像，在这种情况下,矩阵中每一点是由三个值组成的。
为了保证临床诊断的准确性和可靠性,数字化医学图像的采集往往具有空间分辨率和量化精度高、数据量大的特点。
医学图像分辨率的典型值为2048像素×2048像素，甚至更高，其像素深度为8～16位/像素。
例如,胸部的X光片和乳腺的X光片一般需要达到50DPI(Dot Per Inch)的空间分辨率和4096级灰阶负分辨率,一幅这样的图像通常是2048×2048×12 bit的图像MRI等成像技术一般是在512像素×512像素的空间分辨分辨率、12位灰度级下对断层扫描图像信息进行数字化采集,每次采集40帧或80帧层位片,每帧图像为512点×512点,40帧总长约20 MB,80帧长40 MB。
打印机分辨率（DPI）•打印机的分辨率是指打印机在每英寸所能打印的点数（Dot Per Inch）即打印精度（DPI），这是衡量打印质量的一个重要标准，也是一个判断打印机分辨率的基本指标。
•一般的家庭用户和中小型办公用户使用的打印机的分辨率应至少达到300DPI——720DPI之间，但DPI指标不是越大越好。
为了保证临床诊断的准确性和可靠性,数字化医学图像的采集往往具有空间分辨率和量化精度高、数据量大的特点。
图像编码的基本原理
图像编码的基本原理图像编码是数字图像处理中的重要环节，它通过对图像进行压缩和编码，实现对图像信息的高效存储和传输。
图像编码的基本原理涉及到信号处理、信息论和编码理论等多个领域，下面将从图像编码的基本概念、常见的编码方法和编码原理等方面进行介绍。
首先，图像编码的基本概念是指将图像信号转换成数字形式的过程，目的是为了便于存储和传输。
图像编码的主要任务是通过对图像进行压缩，尽可能减少图像数据的存储空间和传输带宽。
在图像编码中，通常会涉及到采样、量化、编码和压缩等步骤。
采样是指将连续的图像信号转换成离散的数字信号，量化是指将连续的信号幅度转换成离散的量化级别，编码是指将量化后的信号用数字码表示，压缩是指通过各种手段减少数据量。
常见的图像编码方法包括无损编码和有损编码。
无损编码是指在图像编码和解码的过程中不引入信息损失，保持图像的原始质量。
常见的无损编码方法有无损预测编码、无损变换编码和无损熵编码等。
有损编码是指在编码和解码的过程中会引入一定程度的信息损失，但可以通过控制压缩比例来平衡图像质量和压缩效率。
常见的有损编码方法有JPEG编码、JPEG2000编码和WebP编码等。
图像编码的原理是基于信息论和信号处理的基本原理。
信息论是研究信息传输和存储的数学理论，它提供了衡量信息量和信息压缩效率的方法。
在图像编码中，信息论的基本原理被应用于图像压缩和编码的算法设计中，以实现对图像信息的高效存储和传输。
信号处理是研究信号的获取、处理和传输的学科，它提供了对图像信号进行采样、量化和编码的基本方法和技术。
在图像编码中，信号处理的基本原理被应用于图像数据的处理和压缩过程中，以实现对图像信号的高效编码和解码。
总之，图像编码是数字图像处理中的重要环节，它通过对图像进行压缩和编码，实现对图像信息的高效存储和传输。
图像编码的基本原理涉及到信号处理、信息论和编码理论等多个领域，通过对图像编码的基本概念、常见的编码方法和编码原理等方面的介绍，可以更好地理解图像编码的基本原理和实现方法。
图像编码的基本原理
图像编码的基本原理图像编码是数字图像处理中的重要环节，它通过对图像进行压缩和编码，实现对图像信息的有效存储和传输。
在图像编码的过程中，需要考虑到图像的信息量、保真度、压缩比等多个因素，因此，图像编码的基本原理显得尤为重要。
首先，图像编码的基本原理包括两个主要方面，压缩和编码。
压缩是指通过一定的算法和技术，减少图像数据的存储空间和传输带宽，而编码则是将压缩后的图像数据转换成数字信号，以便于存储和传输。
在实际的图像编码过程中，通常会采用有损压缩和无损压缩两种方式，以满足不同应用场景的需求。
有损压缩是指在压缩图像数据的同时，会损失一定的信息量，但可以获得更高的压缩比。
常见的有损压缩算法包括JPEG、MPEG等，它们通过对图像进行离散余弦变换、量化、熵编码等步骤，实现对图像数据的有损压缩。
而无损压缩则是在不损失图像信息的前提下，实现对图像数据的压缩。
无损压缩算法主要包括LZW、Huffman编码等，它们通过对图像数据的统计特性进行编码，实现对图像数据的无损压缩。
除了压缩和编码外，图像编码的基本原理还包括了对图像信息的分析和处理。
在图像编码的过程中，需要对图像进行预处理、采样、量化等操作，以便于后续的压缩和编码。
同时，还需要考虑到图像的特性和人眼的视觉感知特点，以实现对图像信息的高效编码和保真传输。
总的来说，图像编码的基本原理涉及到压缩、编码和图像信息处理等多个方面，它是数字图像处理中的重要环节，直接影响到图像的存储、传输和显示质量。
因此，对图像编码的基本原理进行深入理解和研究，对于提高图像处理技术和应用具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解图像编码的基本原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
(完整word版)图像编码基本方法
一、霍夫曼编码(Huffman Codes)最佳编码定理：在变长编码中，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，如果码字长度严格按照符号出现概率大小的相反的顺序排列，则平均码字长度一定小于按任何其他符号顺序排列方式的平均码字长度。
霍夫曼编码已被证明具有最优变长码性质，平均码长最短，接近熵值。
霍夫曼编码步骤：设信源X 有m 个符号(消息)⎭⎬⎫⎩⎨⎧=m m p x p p x x X ΛΛ2121，1. 1. 把信源X 中的消息按概率从大到小顺序排列，2. 2. 把最后两个出现概率最小的消息合并成一个消息,从而使信源的消息数减少，并同时再按信源符号（消息）出现的概率从大到小排列；3. 3. 重复上述2步骤,直到信源最后为⎭⎬⎫⎩⎨⎧=o o o o o p p x x X 2121为止；4. 4. 将被合并的消息分别赋予1和0，并对最后的两个消息也相应的赋予1和0；通过上述步骤就可构成最优变长码(Huffman Codes)。
例：110005.0010010.000015.01120.00125.01025.0654321x x x x x x P Xi 码字编码过程则平均码长、平均信息量、编码效率、冗余度为分别为：%2%9842.2)05.0log 05.01.0log 1.015.0log 15.02.0log 2.025.0log 25.02(45.205.041.0415.0320.0225.022===⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯-==⨯+⨯+⨯+⨯+⨯⨯=Rd H N η二 预测编码（Predictive encoding ）在各类编码方法中，预测编码是比较易于实现的，如微分（差分）脉冲编码调制（DPCM ）方法。
在这种方法中，每一个象素灰度值，用先前扫描过的象素灰度值去减，求出他们的差值，此差值称为预测误差，预测误差被量化和编码与传送。
接收端再将此差值与预测值相加，重建原始图像象素信号。
图像编码入门指南
图像编码入门指南图像编码是一种将图像数据进行压缩和编码的技术，广泛应用于数字图像处理、通信和存储等领域。
本文将介绍图像编码的基本原理、常见的编码算法和应用。
一、图像编码的基本原理图像编码的基本原理是利用图像中的冗余性进行压缩。
图像中的冗余性包括空间冗余、时间冗余和精度冗余。
空间冗余指的是图像中相邻像素之间的相关性；时间冗余指的是连续视频帧之间的相关性；精度冗余是指图像中像素值的冗余，即像素值在某一范围内的重复程度。
二、常见的图像编码算法1. 无损压缩算法：无损压缩算法能够在不丢失图像质量的情况下进行压缩。
常见的无损压缩算法有Huffman编码、LZW压缩算法和无损JPEG压缩。
- Huffman编码通过统计图像中像素值的出现频率，将出现频率高的像素值用较短的编码表示，从而达到压缩的效果。
- LZW压缩算法根据图像中出现的连续子串进行编码，并在解码时进行还原。
该算法常用于GIF图像的压缩。
- 无损JPEG压缩算法通过预测、去除冗余和差分编码等技术进行压缩，以减小图像文件的体积。
2. 有损压缩算法：有损压缩算法在压缩的过程中会丢失图像的一定信息，从而导致图像质量的损失。
常见的有损压缩算法有JPEG压缩、Fractal压缩和小波变换压缩。
- JPEG压缩是一种广泛应用的图像压缩算法，通过将图像转换到频域，并基于量化表对图像的高频信息进行舍弃，从而减小图像的体积。
- Fractal压缩算法通过寻找图像中的自相似结构来进行压缩。
该算法在有损压缩领域有着重要的应用。
- 小波变换压缩将图像转换为其在小波基函数下的系数，通过对系数进行量化和编码，从而达到压缩的目的。
三、图像编码的应用图像编码广泛应用于数字媒体、电视广播、医学影像、安防监控等领域。
1. 数字媒体：在数字媒体领域，图像编码可以用于图像的存储和传输。
通过图像编码，可以减小图像文件的体积，从而提高存储和传输的效率。
2. 电视广播：在电视广播领域，图像编码可以用于数字电视的压缩传输。
图像编码的原理与流程详解(十)
图像编码是将图像信息通过压缩算法转换为数字信号的过程，以便于存储和传输。
它在数字图像处理和通信领域中具有重要的应用。
本文将详细介绍图像编码的原理与流程。
一、图像编码的原理图像编码的原理主要包括两个方面：冗余性和压缩算法。
冗余性是指图像中存在大量的冗余信息，如空间冗余、颜色冗余和编码冗余等。
空间冗余是指相邻像素之间的相关性，即一个像素的值可以通过周围像素的值来推断。
颜色冗余则是指对于彩色图像而言，相同颜色的像素块会有很多。
编码冗余是指图像中存在的统计规律，如特定区域出现的频率较高等。
压缩算法则是通过对冗余信息进行删除或者通过更简洁的方式进行表示，以达到减小图像文件大小的目的。
常见的压缩算法包括无损压缩和有损压缩两种。
在无损压缩中，图像信息被压缩后可以完全还原。
堆栈式压缩和行程长度编码是常见的无损压缩算法。
堆栈式压缩通过创建一个字典，将常用的像素序列存储，并用较短的代码替代。
行程长度编码则是将重复出现的像素值和其连续出现的次数进行编码。
有损压缩则是对图像信息进行一定程度的损失，但是在人眼感知范围内的信息差异可以被忽略。
常见的有损压缩算法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
离散余弦变换通过将图像信息转换到频域上，对高频部分进行舍弃，从而实现压缩效果。
小波变换则是利用小波函数对图像信息进行变换，提取主要信息并舍弃细节。
二、图像编码的流程图像编码的流程主要包括图像预处理、分块和变换、量化、编码和解码等步骤。
首先是图像预处理，这一步骤主要是对原始图像进行预处理，包括去噪、增强等操作，以提高编码的效果和质量。
接着是分块和变换，将图像分成若干个非重叠的块，对每个块进行变换。
常见的变换方法包括DCT和小波变换等，这一步骤可以减少图像中的冗余信息，并提取出图像的主要特征。
然后是量化，将变换后的图像块进行量化，即将连续的数值转换为离散的数值。
这一步骤可以减少图像的细节信息，从而实现压缩效果。
量化过程中可以采用不同的量化表，以控制压缩率和图像质量之间的平衡。
数字图像处理~图像编码
Eb = -log2(0.3) = 1.737
Ec = -log2(0.2) = 2.322
总信息量也即表达整个字符串需要的位数为：
E = Ea * 5 + Eb * 3 + Ec * 2 = 14.855 位
举例说明:
如果用二进制等长编码,需要多少位?
数据压缩技术的理论基础是信息论。
2.信息量和信息熵
A
B
数据压缩的基本途径
数据压缩的理论极限
信息论中信源编码理论解决的主要问题：
信息量等于数据量与冗余量之差
I = D - du
数据是用来记录和传送信息的，或者说数据
是信息的载体。
数据所携带的信息。
信息量与数据量的关系：
du—冗余量
I— 信息量
D— 数据量
叁
实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的?
肆
存储： 1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放?秒的数据
伍
可见，单纯依靠增加存储器容量和改善信道带宽无法满足需求，必须进行压缩
1 图像编码概述
数字化后的图像信息数据量非常大，图像压缩利用图像数据存在冗余信息，去掉这些冗余信息后可以有效压缩图像。
01.
02.
03.
04.
问题：
把某地区天气预报的内容看作一个信源，它有6种可能的天气：晴天（概率为0.30）、阴天（概率为0.20）、多云（概率为0.15）、雨天（概率为0.13）、大雾（概率为0.12）和下雪（概率为0.10），如何用霍夫曼编码对其进行编码？平均码长分别是多少？
哈夫曼编码
30
10
图像编码的原理与流程详解(一)
图像编码是将图像数据进行压缩和存储的过程，通过编码算法可以将图像的冗余信息去除，从而减小图像的文件大小。
本文将详细解析图像编码的原理和流程。
一、图像编码的原理图像编码的原理是基于图像的统计特性和人眼视觉系统的特点。
图像的统计特性包括图像的冗余性和图像中不同区域的相关性。
人眼视觉系统对于细节变化敏感，对于一些细微的变化可能无法察觉。
基于这些原理，图像编码可以通过去除冗余信息和利用视觉系统的特点来实现图像数据的压缩。
二、图像编码的流程1. 图像预处理在图像编码前，需要对图像进行一些预处理工作，包括图像的归一化和分块。
图像归一化是将图像的亮度和对比度进行调整，使得图像数据的范围在一定的范围内，从而方便后续的处理。
分块是将图像分割成小块，每个小块可以独立进行编码处理。
2. 图像采样和量化图像编码的第一步是将图像的空间域数据转换到频域数据。
在这一步骤中，图像需要进行采样和量化。
采样是指将连续的图像数据转换为离散的样本，常用的采样方法有最近邻采样和双线性插值采样。
量化是将连续的图像数据映射到有限的离散值集合中，常用的量化方法包括均匀量化和非均匀量化。
3. 数据变换和编码在图像采样和量化之后，可以对图像数据进行变换和编码。
数据变换是将图像数据从空域转换到频域，常用的变换方法有傅里叶变换和离散余弦变换。
变换后的频域数据具有更好的能量集中性，便于后续的压缩编码。
编码是将变换后的频域数据进行压缩编码，常用的编码方法有哈夫曼编码和算术编码。
4. 熵编码和解码经过数据变换和编码后，可以对编码后的数据进行熵编码。
熵编码是一种无损压缩编码方法，通过统计图像数据的概率分布来进行编码。
常用的熵编码方法有游程长度编码和算术编码。
解码是对编码后的数据进行解码和反变换，将解码后的数据转换回空间域。
5. 反量化和反采样解码后的数据进行反量化和反采样，将离散的频域数据转换回连续的图像数据。
反量化是将量化后的数据映射回连续的图像数据，反采样是将采样后的数据进行插值，恢复原始图像的细节。
图像编码的原理与流程详解(二)
图像编码的原理与流程详解第一节：引言图像编码是一种将图像数据转换为压缩格式的技术，旨在减少图像数据的存储空间和传输带宽。
图像编码通常使用各种算法和技术，以提高图像传输的效率和质量。
本文将详细介绍图像编码的原理与流程。
第二节：图像编码的原理图像编码的原理主要是利用图像的统计特性和人眼对图像的感知特征。
首先，图像编码会分析图像中的冗余信息，如空间冗余、像素冗余和统计冗余等。
其次，利用变换编码和预测编码等方法，将图像数据转换为更紧凑和高效的表示形式。
最后，根据图像的重要性和传输损耗等因素，采用不同的编码策略进行编码。
第三节：图像编码的流程图像编码的流程通常包括三个主要阶段：预处理、编码和解码。
预处理预处理阶段包括图像获取、采样、量化和归一化等步骤。
首先，图像通过摄像设备或扫描仪等设备获取，然后对图像进行采样，将连续的图像转换为离散的图像。
接下来，通过量化操作将采样到的图像数据映射为一组有限的离散值，以减少数据量。
最后，对图像进行归一化操作，将图像数据映射到一定的数值范围内，以便后续编码处理。
编码编码阶段是将预处理后的图像数据转换为编码数据的过程。
常用的编码方法包括无损编码和有损编码两种。
无损编码无损编码主要用于要求图像传输和存储过程中不出现任何失真的场景。
常见的无损编码方法有霍夫曼编码、算术编码和LZW编码等。
这些编码方法通过构建特定的编码表，将原始的图像数据映射为更高效的二进制码流。
有损编码有损编码主要用于图像传输和存储场景中可以接受一定程度失真的情况。
常见的有损编码方法有JPEG、MPEG和等。
这些编码方法通过利用图像的统计特性和人眼对图像的感知特征，采用预测编码、变换编码和量化编码等技术，将图像数据转换为压缩的码流。
解码解码阶段是将编码后的数据反过来转换为原始图像数据的过程。
解码过程与编码过程相反，主要包括解码、逆量化和逆变换等步骤。
解码器根据编码时生成的编码表，将编码后的数据解码为离散的图像数据。
《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
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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
图像编码的原理与流程详解(八)
图像编码的原理与流程详解首先，我们需要了解图像编码是什么以及其重要性。
图像编码是指将图像转换为数字信号的过程，使其能够在计算机系统中存储和传输。
它在现代科技和通信领域中起着重要的作用，包括数字图像传输、图像压缩和图像处理等方面。
一、图像编码的原理图像编码的原理基于两个基本概念：冗余和不可感知。
冗余指的是图像中存在的冗余信息，这些信息对于人眼来说是不可察觉的，可以被删除或压缩以减小图像的大小。
不可感知是指图像中某些细节信息在人眼观看时是无法察觉的，因此可以通过降低其质量来实现压缩。
在图像编码中，有两种常用方法：无损编码和有损编码。
无损编码指的是将图像的所有数据完整地传输或存储，以便能够完全还原原始图像。
而有损编码则在保证图像质量的前提下，通过删除或压缩部分信息来减小图像的大小。
二、图像编码的流程1. 预处理在图像编码之前，需要对原始图像进行预处理。
预处理包括图像的分辨率调整、灰度变换、滤波等操作。
这些操作有助于提高编码的效率和图像的质量。
2. 分块将图像划分为若干个矩形块，每个块都可以独立地进行编码和解码。
分块可以提高编码的效率和压缩比，同时也便于图像的传输和存储。
3. 变换对每个块进行变换操作，将图像从时域转换为频域。
常用的变换方法包括傅里叶变换和离散余弦变换。
变换后的图像中，低频信息通常集中在图像的中心，而高频信息则分布在图像的边缘。
4. 量化在变换后，对图像进行量化操作。
量化是指将图像的变换系数映射为离散的数值，以减少数据量。
较高的量化级别会造成信息的丢失，从而影响图像的质量。
5. 熵编码将量化后的图像进行熵编码，以进一步减小数据量。
熵编码根据出现概率对不同符号进行编码，出现概率高的符号使用较短的编码，出现概率低的符号使用较长的编码。
6. 解码和重构接收方接收到编码后的数据后，进行解码和重构操作。
解码包括熵解码和逆量化，将编码后的数据还原为量化前的变换系数。
重构则将变换系数进行逆变换和逆预处理，最终还原为原始图像。
图像编码的原理与流程详解
图像编码是一种将图像数据转换为更紧凑表示的过程，它在数字图像处理和传输中起着至关重要的作用。
本文将详细解析图像编码的原理和流程，从数据压缩到图像还原，逐步揭示其工作机制。
一、图像编码的基本原理图像编码的基本原理是基于人眼的视觉特性和图像的空间相关性。
人眼对图像的敏感度不均匀，对细节和变化较大的区域更敏感。
因此，图像编码可以通过降低对细节和变化较小的区域的精度来实现压缩。
此外，图像中的相邻像素之间存在一定的相关性，这种相关性可以通过差分编码来利用。
二、图像编码的流程图像编码一般包括以下几个主要的步骤：预处理、变换、量化、编码和解码。
1. 预处理预处理是对原始图像进行一些基本操作，以准备好数据进行后续处理。
常见的预处理操作包括图像去噪、颜色空间转换和亮度调整等。
2. 变换变换是将图像从空间域转换到频域的过程。
常用的变换方法包括离散余弦变换（DCT）和小波变换。
变换的目的是将图像的能量集中在少数重要的频率成分上，减小冗余信息。
3. 量化量化是将变换后的频域系数映射到有限数量的离散级别，以减小数据表示的精度。
量化通常使用固定或自适应的量化表，对不同频率的系数施加不同的量化步长。
4. 编码编码是将量化后的系数进行压缩表示的过程。
常用的编码方法有霍夫曼编码、算术编码和熵编码等。
这些编码方法利用了频率统计和冗余信息的特性，实现了高效的数据压缩。
5. 解码解码是编码的逆过程，将压缩表示的图像数据恢复为原始的图像信息。
解码过程包括解码器的反量化和反变换操作，以及任何必要的后处理步骤。
三、图像编码的应用和发展图像编码技术在图像和视频传输、存储和处理中得到了广泛的应用。
随着网络宽带的提升和存储设备的发展，人们对图像质量和数据压缩比的要求越来越高，图像编码技术也在不断进步。
目前，主流的图像编码标准有JPEG、JPEG 2000和HEVC等。
JPEG 是最常用的静态图像编码标准，它利用了DCT、量化和霍夫曼编码等技术，实现了相对较高的压缩比。
第三章 图像编码范文
第九章图像的编码技术3.1 研究背景一、信息传输方式发生了很大的改变通信方式的改变文字+语音◊图像+文字+语音通信对象的改变人与人◊人与机器，机器与机器二、图像传输与存储需要的信息量空间图像的传输与存储中，问题最多的，也是最常用的包括了数字视频信号和传真信号。
下面我们对其分别进行讨论。
1. 彩色视频信息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所以播放时，需要221Mbps的通信回路。
实时传输：在宽带网上（10M）实时传输的话，需要压缩到原来数据量的0.045。
即0.36bit/pixel。
存储：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。
存2小时的信息则需要压缩到原来数据量的0.0004,即：0.003bit/pixel。
2.传真如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的数据量为：1654*2337*1=bit按目前14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分）按每分钟4元计算：18元由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是：传输带宽、速度、存储器容量的限制。
给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会：如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。
图像通信系统模型3.2 数据冗余的概念3.4 图像中数据冗余压缩原理由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，我们的压缩方式就可以从这两方面着手开展。
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。
因为有主观视觉冗余，当我们忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓的“有损”压缩。
3.5 图像的压缩编码第一代压缩编码八十年代以前，主要是根据传统的信源编码方法。
第二代压缩编码八十年代以后，突破信源编码理论，结合分形、模型基、神经网络、小波变换等数学工具，充分利用视觉系统生理心理特性和图像信源的各种特性。
图像编码-霍夫曼编码
1
图像编码概述
数据 冗余 的类 别
（1）空间冗余 （2）视觉冗余
（3）编码冗余
数据冗余
同一景物表面上各采样点的颜色之间存在着空间 连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体颜色的方 式通常没有利用景物表面颜色的这种空间连贯性。
1
图像编码概述
数据 冗余 的类 别
（1）空间冗余 （2）视觉冗余
（3）编码冗余
图像编码-霍夫曼编码
目录 CONT
概
述
1
压
缩
编
码
方
法
2
霍
夫
曼
编
码
3
霍夫曼编码特点 4
霍夫曼编码应用 5
1
图像编码概述
图像编码背景
与文本信息不同，图像信息占据大量的储存容量，而且传输的带宽有限。然而图像压缩与编 码的目的就是对图像数据按一定的规则进行变换与组合，从而达到以尽可能少的代码（符号)表示 尽可能多的图像信息。
（3）编码冗余
数据冗余 利用图像的灰度级直方图来深入了解编码结构，从而减 少表达图像所需要的数据量。
k=0,1,2,...L-1
n 说明：L是灰度级数，nk是第k个灰k度级在图像中出现的 P ( r ) 次数，n是图k像中的像k素总数。随机变量rk∈[0,1]表示 n 图像的灰度级。
2
图像压缩编码的方法
例题
设有一幅简单的4*4的图像， f= 119 123
123
119
16
119
119
10
107
107
11
其数字符号对应出现的概率
P= 0.1875 0.5 0.125 0 0 0 0 0.1875，用霍夫曼编码对其进行数据压缩。
图像编码的原理与流程详解(五)
图像编码是数字图像处理中的一个重要环节，用于将图像从原始的连续值表示转换为数字信号，以便存储、传输和处理。
本文将详细介绍图像编码的原理和流程。
一、图像编码的概述图像编码是将高维的图像信号转换为低维的数字信号的过程，目的是提高图像的压缩率和传输效率，并保持图像质量。
图像编码中的一个重要概念是压缩率，即用较少的比特数表示图像，但尽量保持图像的视觉质量不受明显影响。
图像编码可以分为有损压缩和无损压缩两种方式。
二、图像编码的原理1. 数字图像表示在进行图像编码之前，需要先将连续的图像信号转换为数字信号。
常用的方法是采样和量化。
采样将连续信号转换为离散信号，形成像素点；量化将像素点的灰度值映射为离散的数字值，通常使用8位的二进制表示。
2. 变换编码变换编码的目的是降低图像的冗余性，提高编码效率。
常用的变换编码方法有离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）。
变换编码将图像从空域转换到频域，通过将高能量信号集中在低频区域，利用频域的冗余性实现压缩。
3. 预测编码预测编码的核心思想是通过预测当前像素点的值，减少对目标像素点的编码，从而实现压缩。
常见的预测编码方法有差值编码和运动补偿编码。
差值编码将当前像素点的值与参考像素点的值相减得到差值，然后对差值进行编码。
运动补偿编码则通过预测运动目标在当前帧的位置，从而减少目标像素点的编码。
4. 熵编码熵编码是一种无损压缩方法，利用信源的统计特性进行编码。
常用的熵编码方法有霍夫曼编码和算术编码。
熵编码根据信源输出符号的概率分布，为出现概率较高的符号分配较短的编码，为出现概率较低的符号分配较长的编码，从而实现压缩。
三、图像编码的流程1. 图像预处理在进行图像编码之前，需要对图像进行预处理，包括图像增强、去噪和边缘提取等。
预处理的目的是提高编码的效果和图像的质量。
2. 图像转换将经过预处理的图像信号进行离散余弦变换或离散小波变换，实现从空域到频域的转换。
变换后的频域图像包含了图像的能量分布特性，可以通过对低频系数的保留和高频系数的舍弃来实现压缩。
图像编码的发展历程回顾(三)
图像编码是指将图像转化为数字形式以便存储和传输的过程。
它是现代数字图像处理领域中的一大重要部分。
随着科技的不断发展，图像编码也在不断演进和改进。
下面从不同的角度来回顾图像编码的发展历程。
一、基础理论发展图像编码的发展最早可以追溯到20世纪50年代。
当时的图像编码方法主要是利用简化的数学模型进行压缩。
这些模型通常基于离散余弦变换（DCT）或小波变换（Wavelet Transform），通过去除图像中的冗余信息来减小存储和传输的需求。
此后，随着信息论的发展，有关图像编码的理论基础得以建立。
香农信息论的提出也为图像编码的研究提供了重要的指导。
图像编码的目标变得更加明确：在保持图像质量的同时，减少存储和传输的数据量。
二、标准和算法发展在20世纪80年代，图像编码标准开始出现。
目前最常用的图像编码标准之一是JPEG（Joint Photographic Experts Group），它于1992年发布。
JPEG通过DCT和量化来实现图像的压缩和编码。
JPEG标准的推出使得图像压缩与解压缩能够实现互操作性，为图像处理提供了良好的基础。
然而，JPEG存在一些问题，比如当压缩比较高时，会出现明显的压缩失真。
为了改进这一问题，许多新的图像编码算法相继提出。
其中最著名的是JPEG2000，它采用小波变换和分区补偿来进行编码，并具有更好的图像质量和压缩性能。
除了JPEG2000，还有一些其他的图像编码标准，比如PNG （Portable Network Graphics）和GIF（Graphics Interchange Format）。
它们在不同的应用场景下具有独特的优势和特点。
三、应用领域图像编码在数字图像处理技术的广泛应用中起到了重要的作用。
除了传统的图像存储和传输，图像编码还在许多领域得到了应用。
在医学领域，图像编码用于医学图像的压缩和传输。
医学图像通常具有较大的尺寸和复杂的结构，所以高效的编码算法尤为重要。
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aaaa bbb cc d eeeee fffffff (共22*8=176 bits)
4a3b2c1d5e7f (共12*8=96 bits)
压缩率为：96/176=54.5% 3.6.3 传真中的行程编码方法 传真件中一般都是白色比较多，而黑色相对比较少。所以可能常常会出现如下的
传输带宽、速度、存储器容量的限制。
给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会： 如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。
图像通信系统模型 3.2 数据冗余的概念
我们从一个互动游戏来体会数据冗余的概念。 在下面的例子中，用一种最好的方式来发送一封电报。
3.2 数据冗余的概念 你的妻子，Helen，将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。
况下的编码。
3）DCT变换： 擅长分离视觉敏感与不敏感的
部分。
3.9 混合编码
例：
aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共22*8=176 bits)
4
3
21
5
7
行程编码：4a3b2c1d5e7f
(共6*（8+3）= 66Bits )
3.9 混合编码
aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共22*8=176 bits)
aaaa bbb cc d eeeee ffffபைடு நூலகம்ff
4
3 21 5
7
按照熵编码的原理进行编码： f=0 e=10 a=110 b=1111 c=11100 d=11101
这里的编码规则是长短不一的异字头码 3.7.2 Huffman 编码方法 3.7.3 Huffman 编码效率 对这个例子，计算出经过Huffman编码后的数据为：
一个比较短的编码，将出现频度小的像数值,给一个比较长的编码。
3.7.1 Huffman 编码的基本原理
例：
aaaa bbb cc d eeeee fffffff
4
3
21 5
7
如果不进行特殊的编码，按照图像像素的描述，需要的数据量为：
22*8=176 bits
3.7.1 Huffman 编码的基本原理
1）编码过程：
原图像
DCT变换
除以量化矩阵
取整
压缩 图像
2）解码过程：
压缩图像
乘以量化矩阵
DCT逆变换 取整
图像通信系统模型
图像信息 源
图像预处理
图像信源 编码
信道编码 解调
调制 信道解码
信道传输
图像信源 解码
显示图 像
1010101010001001001000100010000111111111101010101010101 共 7*2+5*2+4*2+3*3+2*4+1*4=53 bit 比前面我们给出的编码得到的60bit的数据量还小，压缩率为30.1%。 3.7.4 图像压缩中的Huffman 编码
Huffman编码在图像压缩中的实现
DCT变换编码的设计思想：
DCT变换是希望在接收方不产生误解的前提下进行一定的信息丢失。 由前面所讲到的频域变换得到的启示，就是将低频与高频部分的信息，分别 按照不同的数据承载方式进行表述。 3.8 DCT变换编码 复习DCT变换： 3.8 DCT变换编码 DCT变换编码方法： 3.8 DCT变换编码 3.9 混合编码
虽然这种编码方式的应用范围非常有限，但是因为这种方法中所体现出的编码设 计思想非常明确，所以在图像编码方法中都会将其作为一种典型的方法来介绍。
3.6.1 行程编码的基本原理 通过改变图像的描述方式，来实现图像的压缩。
将一行中灰度值相同的相邻像素，用一个计数值和该灰度值来代替。
3.6.2 行程编码方法
640*480*24*30=221.12M
所以播放时，需要221Mbps的通信回路。
3.1 研究背景 实时传输：
在宽带网上（10M）实时传输的话，需要压缩到原来数据量的0.045。 即0.36bit/pixel。
存储： 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。 存2小时的信息则需要压缩到原来数据量的0.0004,即：0.003bit/pixel。
设计思想：
每一种编码方式都有其擅长的一点，以及局限的一点，混合编码的思想就是将两 种以上的编码方式的优点进行综合，达到提高编码效率的目的。
3.9 混合编码 混合编码实现的可能性及有效性分析
回顾一下讲过的几个内容的特点：
1）行程编码： 擅长于重复数字的压缩。
2）Huffman编码：擅长于像素个数分布不均匀情
比原来的RLE方式96bit减少了36bit。
3.7 Huffman 编码（熵编码）
行程编码要获得好的压缩率的前提是，有比较长的相邻像素的值是相同的。
熵是指数据中承载的信息量。
所谓的熵编码是指在完全不损失信息量前提下最小数据量的编码。
3.7.1 Huffman 编码的基本原理
为了达到大的压缩率，提出了一种方法就是将在图像中出现频度大的像素值,给
3.1 研究背景
第九章 图像的编码技术
一、信息传输方式发生了很大的改变
通信方式的改变 文字+语音图像+文字+语音
通信对象的改变 人与人人与机器，机器与机器
3.1 研究背景 二、图像传输与存储需要的信息量空间
图像的传输与存储中，问题最多的，也是最常用的包括了数字视频信号和传真信 号。
下面我们对其分别进行讨论。 3.1 研究背景 1. 彩色视频信息 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：
情况： 600W 3b 570w 12b 4w 3b 3000w
上面的行程编码所需用的字节数为： 因为：2048<3000<4096 所以：计数值必须用12 bit来表示
3.6.3 传真中的行程编码方法
对于： 600W 3b 570w 12b 4w 3b 3000w
需要的数据量为： 12*7=84 bit
4
3
21
5
7
Huffman编码：
f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000 1010101010001001001000100010000111111111101010101010101
(共 7*2+5*2+4*2+3*3+2*4+1*4=53 bits)
DCT 变换编码方法
我们知道，对一幅图像进行编码时，如果图像的大小大于256时，这幅图像 的不同的码字就有可能是很大，例如极限为256个不同的码字。
这时如果采用全局Huffman编码则压缩效率不高。甚至与原来的等长编码的数 据量相同。 3.7.4 图像压缩中的Huffman 编码
常用的且有效的方法是：
将图像分割成若干的小块，对每块进行独立的Huffman编码。例如：分成 的
3.1 研究背景 2.传真 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的数据量为：
1654*2337*1=3888768bit
按目前14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分） 按每分钟4元计算：18元 3.1 研究背景 由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是：
因为只有白或黑，而且排版中一定要留出页边距，所以可以只传输计数 值即可。
3.6.3 传真中的行程编码方法 现在我们就希望对其进行改善
既然已经可以预制知白色多黑色少，可以对白色和黑色的计数值采用不同的位 数。 以这个例子，可以定义：
白色：12 bit，黑色：4 bit 所需字节数为：
4*12+3*4=60bit
着手开展。
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。
因为有主观视觉冗余，当我们忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓 的“有损”压缩。
3.5 图像的压缩编码
第一代压缩编码
八十年代以前，主要是根据传统的信源编码方法。
第二代压缩编码
八十年代以后，突破信源编码理论，结合分形、模型基、神经网络、小波变换等 数学工具，充分利用视觉系统生理心理特性和图像信源的各种特性。 3.5 图像的压缩编码 3.6 行程编码(RLE编码) 行程编码是一种最简单的，在某些场合是非常有效的一种无损压缩编码方法。
子块，就可以大大降低不同灰度值的个数（最多是64而不是256）。
3.8 DCT离散余弦变换变换编码
问题的提出：
行程编码与Huffman编码的设计思想都是基于对信息表述方法的改变，属于无 损压缩方式。
虽然无损压缩可以保证接收方获得的信息与发送方相同，但是其压缩率一定有 一个极限。
因此，采用忽略视觉不敏感的部分进行有损压缩是提高压缩率的一条好的途径。 3.8 DCT变换编码
(23*2+10=56个半角字符) 你的妻子将于明天晚上6点零5分在虹桥机场接你
(20*2+2=42个半角字符） Helen将于明晚6点在虹桥接你
(10*2+6=26个半角字符） 3.2 数据冗余的概念
3.2 图像中的数据冗余 图像冗余无损压缩的原理 3.2 图像中的数据冗余 图像冗余有损压缩的原理 3.2 图像中的数据冗余 实际图像中冗余信息的表现（灰度图） 3.3 图像中的视觉冗余 图像的视觉冗余 （彩色） 3.4 图像中数据冗余压缩原理 由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，我们的压缩方式就可以从这两方面