图像压缩编码的分类

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2.图像中的冗余 图像冗余无损压缩的原理
RGB RGB RGB RGB
RGB RGB RGB RGB
RGB RGB RGB RGB
RGB RGB RGB RGB
16
从原来的16*3*8=384bits 压缩为：(1+3)*8=32bits
RGB 压缩比为：12：1
图像冗余有损压缩的原理
(10*2+6=26个半角字符）
结论：只要接收端不会产生误解，就可以减少承载信息 的数据量。
描述方式： 1）这是一幅2*2的图像，图像的第一个像素是红 的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第 四个像素是红的。 2）这是一幅2*2的图像，整幅图都是红色的。
由此我们知道，整理图像的描述方法可以达 到压缩的目的。
图像编码的研究背景 —— 通信方式改变带来的需求
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
图像编码的研究背景 —— 通信方式改变带来的需求
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。
给我们带来了一个难题，也给了我们一个机 会：
存储： （按1张光盘可存640M计算）
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。
传真数据量分析
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 =3900K
36 35 34 34 34 34 34 32 34 34 33 37 30 34 34 34 34 34 34 34 34 35 34 34 31
34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34
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（2）像素冗余
图像信号相比于其他信号有一个非常明显的特 点，就是像素之间存在非常大的相关性。由于存在 相关性，因此任何给定的像素值，原理上都可以通 过它的邻接像素预测得到。换句话说，单个像素所 携带的信息相对是小的。这样，对一幅图像，如果 描述每个像素的数据量是相等的，并且是相互独立 的。则由于像素相关性是的该数据对视觉的贡献一 定存在一定的冗余，称这种像素之间的内在相关性 所导致的冗余为像素冗余。
实际图像中冗余信息的表现（灰度图）
图像的视觉冗余 （彩色）
RG B
28 * 28 * 28 = 224 224 = 16,777,216
(248,27,4) (251,32,15)
(248,27,4) (248,27,4)
一般来说，图像数据中存在着以下几种冗余：
（1）编码冗余
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，就称该图像包含了编码冗余。例如，在以BMP位图 形式存储一幅数字图像时，该数据文件形式主要考虑的是结 构形式统一。如果存储一幅灰度图像，首先调色板部分就是 冗余的。另外，如果某一幅图像只有小于8bit（256灰度级） 的量化级别，如只有3bit（8灰度级）灰阶，但是仍旧采用标 准8bit存储一个像素，就有了编码冗余。编码冗余通常是为了 以某个标准格式（例如，固定大小的最大灰度级定义）进行 图像描述时产生的。
像素的相关性示例
91 96 95 90 97 96 97 102 95 96 95 102 100 93 91 92 91 98 101 104 112 92 97 96 94 95 97 104 101 95 102 99 98 98 96 97 102 91 100 97 92 97 99 97 100 95 101 92 96 96 99 96 95 100 98 95 96 96 98 94 99 101 99 99
1.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。 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。
(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
10.1 图像压缩编码基础 10.2 图像的熵编码 10.3 图像的变换压缩编码 10.4 图像的量化压缩编码 10.5 图像的预测编码 10.6 混合压缩编码
学习目标
• 了解图像压缩编码的基本理论 • 掌握熵编码的基本理论和方法 • 掌握图像的变换压缩编码方法 • 掌握图像的量化压缩编码方法 • 掌握图像的预测编码编码方法 • 了解图像的混合压缩编码方法
如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。
图像编码的研究背景 —— 海量数据带来的需求
数码图像的普及，导致了数据量的庞大。 图像的传输与存储，必须解决图像数据的压缩
问题。
Leabharlann Baidu
彩色视频数据量分析
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 0.045， 即1.08 bit/pixel。
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）
图像通信系统模型
图像信息源
图像预处理
信道编码 解调
调制 信道解码
图像信源 编码
信道传输
图像信源 解码
显示图像
10.1 图像压缩编码基础
10.1.1 图像压缩编码的必要性
随着信息技术的发展，图像信息已经成为通信 和计算机系统中一种重要的处理对象。图像的最大 特点也是最大难点就是海量数据的表示与传输，如 果不对数据进行压缩处理，数量巨大的数据就很难 在计算机系统及网络上存储、处理和传输，所以必 须对图像进行压缩编码。图像编码与压缩从本质上 来说就是对要处理的图像源数据按一定的规则进行 变换和组合，从而达到以尽可能少的代码（或符号） 来表示尽可能多的数据信息。
10.1.2 图像压缩编码的可能性
我们知道，之所以可以进行压缩编码，是因为 原始的数据包含一定的冗余。在图像的数据文件中 包含有大量的冗余信息，换句话说，在实际获取的 原始数据中，包含有多余信息。这些冗余来自于数 据之间的相关性，或者来自于人的视觉特性，这就 为压缩数据提供了可能。
数据压缩的理论基础是信息论。从信息论的角 度看，压缩就是去除信息中的冗余，减少承载信息 的数据量，用一种更接近信息本质的描述来代替原 有冗余的描述。