遥感数字图像处理-第六章-图像编码与压缩PPT课件

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数据冗余
• 什么是编码冗余？
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： 黑白二值图像编码
如果用8位表示该图像
的像素，我们就说该图像
存在编码冗余，因为该图
像的像素只有两个灰度，
2021 用1位即可表示。
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数据冗余
• 什么是像素间冗余？
由于任何给定的像素值，原理上都可以通过它的邻 居预测到，单个像素携带的信息相对是小的。
• 一个主观保真度准则规定为：
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– 原始图像经编码后成为一串特定的码流 ，这串码流经解码又成为一幅图像
– 解码图像与原始图像相同，称编解码过 程是无损的；解码图像也可以与原始图 像不同，称编解码过程是有损的
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6.1.2图像编码压缩的分类
根据解压重建后的图像和原始图像之间是否具有误 差，图像编码压缩分为无误差（亦称无失真、无损、信 息保持）编码和有误差（有失真或有损）编码两大类。
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保真度准则
6.2.1. 客观保真度准则
当所损失的信息量可以用初始图像（或输入图 像）与先被压缩而后被解压缩的输出图像的函数表 示时，它就是基于客观保真度准则的。
常用的两种客观保真度准则
➣ 均方根误差 ➣ 均方根信噪比
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6.2.2 主观保真度准则
很多解压图最终是供人观看的，一种常用的方法是让 一组（不少于20人）观察者观察图像并给该图像评分，将 他们对该图像的评分取平均，作为这幅图像的质量。
3外3一K 些信息相比并不那么重要，15这K些信息被认为
是心理视觉冗余的，去除这些信息并不会明显降 低图像质量。
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如果能减少或消除其中的1种或多种冗余，就能 取得数据压缩的效果。因此图像信息的压缩是可 能的。但到底能压缩多少，除了和图像本身存在 的冗余度大小有关外，很大程度取决于对图像质 量的要求。
压缩问题。
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第六章 图像编码与压缩
6.1 概述
6.1.1 图像数据压缩的必要性与可能性 数据压缩的研究内容包括数据的表示、传输、
变换和编码方法，目的是减少存储数据所需的空 间和传输所用的时间。
图像编码与压缩就是对图像数据按一定的规 则进行变换和组合，达到以尽可能少的代码（符 号）来表示尽可能多的图像信息。
第六章 图像编码与压缩
讲解内容
1. 图像压缩的概念、目的和意义 2. 霍夫曼编码方法 3.费诺-仙龙编码 4.图像的行程编码
目的
1. 了解图像压缩的目的和意义，熟悉图像压 缩评价方法；
2. 掌握图像行程编码、霍夫曼编码方法
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图像编码的研究背景
• 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
冗余数据有：编码冗余、像素间冗余、心理视觉 冗余3种。
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数字图像的表示—编码
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存储上面灰度图像所需的容量(数据量):
V w h d 8 5 1 2 5 1 2 8 8 2 6 2 1 4 4 B 2 5 6 k B
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为表达图像数据需要用一系列符号，用这 些符号根据一定的规则来表达图像就是对 图像编码。
对于一个图像，很多单个像素对视觉的贡献是冗 余的。这是建立在对邻居值预测的基础上。
原始图像越有规则，各像素之间的相关性越强， 它可能压缩的数据就越多。
例如：原图像数据：234 223 231 238 235
压缩后数据：2342021-11 8 7 -3
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数据冗余
• 什么是心理视觉冗余？
这是由于眼睛对所有视觉信息感受的灵敏度 不同。在正常视觉处理过程中各种信息的相对重 要程度不同。 有些信息在通常的视觉过程中与另
根据编码作用域划分，图像编码为空间域编码和变
换域编码两大类。
霍夫曼编码
无损编码 行程编码
图像压缩
算术编码
有损编码
预测编码 变换编码 其它编码
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无损压缩
• 无损压缩的必要性
在医疗或商业文件的归档，有损压缩因为法律原因而 被禁止。
卫星成像的收集，考虑数据使用和所花费用，不希望 有任何数据损失。
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图像数据的特点之一是信息量大。海量数据 需要巨大的存储空间。如多媒体中的海量图像数 据，不进行编码压缩处理，一张600M字节的光盘， 能存放20秒左右的640×480像素的图像，没有编 码压缩多媒体信息保存有多么困难是可想而知的。
在现代通信中，图像传输已成为重要内容之 一。采用编码压缩技术，减少传输数据量，是提 高通Biblioteka Baidu速度的重要手段。
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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）失真性：压缩前后图像存在的误差大小。
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6.2 图像保真度准则
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。常用的保真度准 则可分为两大类：客观保真度准则和主观 保真度准则。
X光拍片，信息的丢失会导致诊断的正确性……
• 无损压缩技术
对每个信息所赋的符号序列称为码字，而 每个码字里的符号个数称为码字的长度。
编码所用的符号构成的集合称为码本。
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等长码：对于一个消息集合中的不同消息， 用相同长度的不同码字表示，编解码简单， 编码效率不高。
变长码：与等长码相对应，对于一个消息 集合中的不同消息，也可以用不同长度的 码字表示，编码效率高，编码解码复杂。
可见，没有图像编码与压缩技术的发展，大 容量图像信息的存储与传输是难以实现的，多媒 体、信息高速公路等新技术在实际中的应用会遇 到很大困难。
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数据冗余的概念
数据是用来表示信息的。如果不同的方法为 表示定量的信息使用了不同的数据量，那么使用 较多数据量的方法中，有些数据必然是代表了无 用的信息，或者是重复地表示了其它数据已表示 的信息，这就是数据冗余的概念。
广播电视 压缩比3∶1 可视电话 压缩比1500∶1 目前高效图像压缩编码技术已能用硬件实现 实时处理，在广播电视、工业电视、电视会议、 可视电话、传真和互连网等多方面得到应用。
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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。 在信息论中称为信源编码。