【学习】第四章_静态图像压缩与编码技术(1)PPT课件
合集下载
第4章--图像压缩编码3-幻灯片(1)
2024/9/19
信息工程系
2
4.5.1子带编码原理
子带编码的优点:
① 一个子带内的编码噪声(失真)在解码后只局限于该子 带内，不会扩散到其它子带
② 可以针对各子带的统计特性及其根据主观视觉特性， 将有限的数码率在各个子带之间合理分配，有利于提 高图像的主观质量。子带编码的图像质量略高于不划 分子带而直接作DCT编码的图像质量。
L 一维2子带
分割 H
一维2子带 L LL 分割 H LH
一维2子带 L HL 分割 H HH
LH
HL HH LL LH
2024/9/19
信息工程系
11
4.5.4 二维子带编码 4子带为基础的树状分裂结构
2024/9/19
信息工程系
12
4.5.4 二维子带编码 140Mbit/sHDTV子带编码原理框图
2024/9/19
信息工程系
13
Question Time
2024/9/19
信息工程系
14
2024/9/19
信息工程系
9
4.5.3正交镜像滤波器（QMF）
子带编码的关键是正确实现无失真子带分裂和复原
采用正交镜像滤波器(Quadrature Mirror Filer)可以获得 接近无失真的系统传递
正交镜像滤波器的工作原理（略）
2024/9/19
信息工程系
10
4.5.4 二维子带编码 二维子带分割
③ 通过频带分裂，各个子带的抽样频率可以成倍下降， 因而可以减少硬件实现的难度，对各个子带可实现并 行处理
2024/9/19
信息 抽样频率转换
2024/9/19
信息工程系
6
第4章 图像压缩编码1PPT幻灯片
信息工程系
7
4.1.1 图像数据压缩机理
图像信号在空间、时间以及在幅度方面 进行数字化的精细程度只要达到了这个 限度即可，超过是无意义的
编码时只编码、传输人眼分辨力内的图 像内容
2021/3/9
信息工程系
8
4.1.2 图像编码过程
图像编码过程分三步完成: ① 映射：即变换一下描写信号的方式。 一． 目的：去除相关性，降低图像的结构冗
k 1
k 1
H(U)被称做信源的熵
2021/3/9
信息工程系
21
4.2.3无失真信源编码定理
无失真信源编码定理：
设单符号、离散、无记忆信源的熵为H(U)，若 用二进制码对其作变字长、非续长编码，一定 可以找到一种编码方式，其平均码长满足：
m H(U)≤
≤ H(U)+1
即：如果符号ak用等于其信息量的码长编码
2021/3/9
信息工程系
2
4.1.1 图像数据压缩机理2.图像信号的冗余度图像信号的冗余度存在于结构和统计两方面。 ① 图像信号的结构冗余度 1. 图像信号结构上的冗余度表现为很强的空间
(帧内的)和时间(帧间的)相关性
帧内相邻点的相关性
帧间相邻点的相关性
2021/3/9
信息工程系
3
4.1.1 图像数据压缩机理
信息工程系
12
4.1.3 图像编码算法的分类
2.新一代编码压缩算法
模型基编码 分形编码 小波变换编码 神经网络编码
2021/3/9
信息工程系
13
4.1.3 图像编码算法的分类
3.总结
无损压缩方法仅仅删除图像数据中的冗 余信息，回放压缩文件时，能够准确无 误地恢复原始数据。它可分为两大类:基 于统计概率的方法和基于字典方法。
图像压缩编码原理ppt-课件
× DCT
在图像的运动处理中主要有两个过程。
对于函数Ψ(x)∈L2(R)，当且仅当其傅立叶变换Φ(ω)满足条件
DCT 第一个过程为运动估计(Motion Estimation，ME)。 视觉阈值是指干扰或失真刚好可以被察觉的门限值，低于它就察觉不出来，高于它才看得出来，这是一个统计值。
8 的
把图像分成若干子块，设子块图像是由N×N个像素组成的像块，并假设一个像块内的所有像素作一致的平移运动。 图像数据的压缩机理来自两个方面：一是利用图像中存在大量冗余度可供压缩；
p(xi ) 1，
则符号xi所携带的信息量定义为i1
I(xi)=log2(1/p(xi))
2．信息“熵”
如果将信源所有可能时间的信息量进 行平均，就得到了信源中每个符号的平均 信息量，又称为信息的熵，可表示为
N
N
H (X )p (x i)lo 2 ( 1 /g p (x i) )p (x i)lo 2p (x g i)
f(x,y)2F(u,v)2
x0y0
u0v0
2 ． 能 量 集 中 性 ( Energy
Compaction)
大部分正交变换趋向将图像的大部分 能量集中到相对少数几个系数上，由于整 个能量守恒，因此这意味着许多变换系数 只含有很少的能量。
3．去相关性(Decorrelation)
当输入的像素高度相关时，变换系数 趋向于不相关。
图像压缩编码原理
3.1 压缩编码基础 3.2 预 测 编 码 3.3 正交变换编码 3.4 统 计 编 码 3.5 子 带 编 码 3.6 小波变换编码
3.1 压缩编码基础
图像数据的压缩机理来自两个方面： 一是利用图像中存在大量冗余度可供压缩； 二是利用人眼的视觉特性。
图像编码与压缩PPT文档共88页
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏Biblioteka 俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
图像编码与压缩
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
《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
添加章节标题
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
添加标题
添加标题
添加标题
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(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。
【学习课件】第四章_静态图像压缩与编码技术(1)
信源 译码
信道 译码
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.1 多媒体数据压缩编码的重要性
▪数据压缩的必要性
▪多媒体信号的数据量巨大，如：
多媒体
▪一幅1024*1024真彩图有3MB
数据
▪5分钟的CD音乐有50.47MB
▪90分钟的PAL视频数字化后有204.68GB
▪为了节省存储空间和传输带宽，进行实时高质的多媒体通
构上存在冗余。
多媒体信息技术October
ppt课件
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
▪ 知识冗余：图像的理解与某些基础知识有关。
例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有鼻子，鼻 子上方有眼睛，鼻子在中线上……
▪ 其它冗余：图象空白的非定长性。
多媒体信息技术October
多媒体信息技术October
ppt课件
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
▪压缩的可能
声音、视频、图像数据表示有很大的压缩潜力，多媒体数据 和人类的感觉存在着各种冗余，如：
▪ 空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的
表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果 在数字化图像中就表现为数据冗余。
信，必须对多媒体数据进行压缩编码
多媒体信源引起了“数据爆炸”,如果不进 行数据压缩,传输和存储都难以实用化。
多媒体信息技术October
ppt课件
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.2 多媒体数据压缩的重要性
1分钟数字音频信号需要的存储空间
数字音 频带 带宽 取样率 量化
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量化 位数
电话
200~3400
3.2
8
8
会议电
视伴 音 50~7000
7
16
14
CD-DA
20~20000
20
44.1
16
DAT
20~20000
20
48
16
数字音
频广 播 20~20000
20
48
16
存储容 量 (MB)
0.48
1.68 5.292× 2
5.76× 2
5.76× 6
多媒体信息技术October
信，必须对多媒体数据进行压缩编码
多媒体信源引起了“数据爆炸”,如果不进 行数据压缩,传输和存储都难以实用化。
多媒体信息技术October
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.2 多媒体数据压缩的重要性
1分钟数字音频信号需要的存储空间
数字音 频带 频格 式 (Hz)
带宽 取样率 (KHz) (KHz)
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
.
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
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.3 多媒体数据压缩技术的性能指标
▪ 数据压缩技术的性能指标
▪ 有三个关键参数评价一个压缩系统
▪ 压缩比 ▪ 图象质量 ▪ 压缩和解压的速度
另外，也必须考虑每个压缩算法所需的硬件和软件。
多媒体信息技术October
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1） 4. 1.3 多媒体数据压缩技术的性能指标
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.2 多媒体数据压缩的重要性
1分钟数字视频信号需要的存储空间
数字电视 格式
空间×时间 ×分辨率
取样率 (MHz)
量化位数
存储容量 (MB)
公用中间 352×288
格式（CIF）
×30
亮度 3； 亮度、色差
4:1:1
共 12
CCIR 601 号 建议
PAL720× 480×30 NTSC720× 576×25
.
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(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。
构上存在冗余。
多媒体信息技术October
.
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
▪ 知识冗余：图像的理解与某些基础知识有关。
例:人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有鼻子，鼻 子上方有眼睛，鼻子在中线上……
▪ 其它冗余：图象空白的非定长性。
多媒体信息技术October
多媒体信息技术October
.
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
▪ 时间冗余：时间冗余反映在图像序列中就是相邻帧
图像之间有较大的相关性，一帧图像中的某物体或 场景可以由其它帧图像中的物体或场景重构出来。 音频的前后样值之间也同样有时间冗余。
F1
F2
A
A
多媒体信息技术October
多媒体信息技术October
.
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
▪ 视觉冗余：人眼对于图像场的注意是非均匀的，
人眼并不能察觉图像场的所有变化。事实上人 类视觉的一般分辨能力为26灰度等级，而一般 图像的量化采用的是28灰度等级，即存在着视 觉冗余。
▪ 结构冗余：图象有非常强的纹理结构。如草席图结
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
数字信号的 压缩与编码是多 媒体的核心技术 和重要内容;音 频信号的差分/ 自适应/LPC编 码就是典型的压 缩编码.
主要内容
▪ 数据压缩概述 ▪ 经典数据压缩理论
▪ 香农－范诺与霍夫曼编码 ▪ 算术编码 ▪ 行程编码 ▪ 词典编码 ▪ 预测编码 ▪ 变换编码
▪ 现代数据压缩理论
▪ 小波 ▪ 分形
▪ 多媒体数据压缩编码的国际标准
多媒体信息技术October
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
思考
▪ 数据压缩技术是多媒体技术的关键技术，也是多媒体技术发
展的基础。在多媒体技术发展到的今天，大家已经知道数据 是可以压缩的，但数据
▪ 为什么要压缩？ ▪ 为什么能够实现数据压缩？ ▪ 理论基础与原理是什么？实现数据压缩的具体方法有哪些？目前世界
▪ 压缩比
▪ 压缩性能常常用压缩比定义 ▪ 输入数据和输出数据比
〖例〗一幅512×480pixels图像，24bit/pixel 输入＝512×480×(24/8)=737280 byte 输出15000 byte 压缩比＝737280／15000＝49
多媒体信息技术October
通用的数据压缩标准是什么？其规范与实现的途径又有哪些？
多媒体信息技术October
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
▪什么4是.1数多据媒压体缩数据压缩编码的重要性和分类
• 数据压缩就是在一定的精度损失条件下，以最 少的数码表示信源所发出的信号
信源
信源 编码
信道 编码
信道
信宿
多媒体信息技术October
信源 译码
信道 译码
.
第4章 静态图像压缩与编码技术（1）
4. 1.1 多媒体数据压缩编码的重要性
▪数据压缩的必要性
▪多媒体信号的数据量巨大，如：
多媒体
▪一幅1024*1024真彩图有3MB
数据
▪5分钟的CD音乐有50.47MB
▪90分钟的PAL视频数字化后有204.68GB
▪为了节省存储空间和传输带宽，进行实时高质的多媒体通
多媒体信息技术October
.
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
▪压缩的可能
声音、视频、图像数据表示有很大的压缩潜力，多媒体数据 和人类的感觉存在着各种冗余，如：
▪ 空间冗余：在同一幅图像中，规则物体和规则背景的
表面物理特性具有相关性，这些相关性的光成像结果 在数字化图像中就表现为数据冗余。