第章医学图像的压缩
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预测编码 变换编码（DFT、WHT、DCT） 其它编码
霍夫曼编码（熵编码）
1952年由Huffman提出的一种针对 编码冗余的编码方法。这种编码方法是 根据信源数据符号发生的概率进行编码 的。
基本思想：在信源数据中出现概率越大 的符号，编码以后相应的码长越短；出 现概率越小的符号，其码长越长，从而 达到用尽可能少的码符表示信源数据。 它在无损变长编码方法中是最佳的。下 面通过实例来说明这种编码方法。
MPEG1994年 2(High-
Profile)
1996年 H.263
高清晰度电视(HDTV)领域
应用于甚低码率视频编码，H.263 与H.261相比采用了半象素的运动 补偿，并增加了4种有效的压缩编 码模式
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-3 图像编码的国际标准
1998年 1999年 1999年 2000年
首先将医学图像进行分割，对具有诊断 信息的重要区域进行无损压缩，对与诊 断无关的背景进行有损压缩，既保证了 重要区域的图像质量，又最大限度地压 缩了无关信息。最近的研究表明：只要 保证诊断信息不丢失，有损压缩在医学 影像中是可行的。
图像编码压缩的分类
图像压缩
无损压缩 有损压缩
霍夫曼编码 行程编码 算术编码
1.医 学图 像压 缩的 必要
性
表9-1 各种医学图像容量表
名称
一幅图像容量
每次图 总容量(大约) 像数
DSA MRI CT CR DR
512×512×8 256×256×12(16) 512×512×12(16) 2048×2048×12 2048×2048×12
15-40 4-10MB
60
6MB(8MB)
第九章 医学图像的压缩、存储与传输
高等学校计算机基础教育课程“十二五”规划教材
1
教学 重点 和难
点
图像压缩概述 各种压缩方法的特点 PACS系统的设计与组成
9.1.1 医学 图像 压缩 概述
医学设备发展迅速，一次检查就能产 生几百甚至上千张的医学图像，单张 图像的数据量也越来越大，为了节省 有限的存储空间，降低存储成本，同 时也为了提高图像的传输速度，减少 通信费用，必须将医学图像进行压缩 存储。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-3 图像编码的国际标准
年份
名称
应用
1990年 H.261 1990年 JPEG
应用于视频通信，如可视电话、 会议电视等
应用于静止图像，如数码相片， 因特网等
1992年 MPEG-1 适用于VCD，数字摄像机等
1994年
MPEG2(MP@ML)
用途最广，如DVD、数字卫星电 视直播、数字有线电视等
有损压缩
有损压缩是指使用压缩后的图像 重建时，重建后的图像与原始图 像虽有一定的误差，但不影响人 们对图像意义的正确理解。
图像无损压缩的原理
RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB
16 RGB 从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits
2001年 MPEG-7
实际是“多媒体内容描述接 口”，主要在数字图书馆、音 乐字典等中应用
3. 医 学图 像压 缩的 发展 趋势
随着医学影像技术的进一 步发展，医学影像压缩技 术将成为医学影像应用和 发展的关键技术。
9.1.2 医学 图像 压缩 方法
数字图像压缩方法
无损压缩
无损压缩是指压缩后的图像再进 行图像重建时，重建后的图像与 原始图像完全一样，没有丝毫误 差。
1966年
J.B.ONeal对比分析了DPCM与PCM并提 出线性预测编码的实际试验
1969年
举行图像编码会议（Picture Coding Symposium）
70年代
开始进行预测编码的研究
80年代
开始对运动补偿（MC）所用的运动估值 （ME）算法研究
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
进入90年代以后，ITU-T和ISO制定了一 系列图像编码的国际标准，见表9-3。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
图像压缩编码技术的研究工作自 1948年提出电视信号数字化后，至 今已有60多年的历史。其发展历史 见表9-2。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-2 图像压缩技术的发展
年代
50和60年代
主要进行的研究
限于客观条件，仅对帧内预测法和亚取 样内插复原法进行研究
13
图像有损压缩的原理
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
25 34
14
有损压缩有时一点儿也不影响视觉效果
RG B
28 * 28 * 28 = 224 224 Байду номын сангаас 16,777,216
(248,27,4)
(251,32,15)
(248,27,4)
(248,27,4)
15
9.1.2 医学 图像 压缩 方法
由于医学影像的特殊性，压缩不允许丢 失有用的细节诊断信息，最好应采用无 损压缩。无损压缩虽严格地保证图像质 量，但压缩效率太低(2～3倍)。为了提 高压缩效率，可对图像进行一定的有损 压缩。
40
16MB(21MB)
2
13MB
2
13MB
1.医 学图 像压 缩的 必要
性
医学图像的容量很大而医院的带宽往 往十分有限，造成传输速度非常慢， 有些医院虽已建成了小型的PACS系统， 但并没有投入实际应用，究其原由就 是图像传输太慢，还不如直接去科室 拿片子。
解决这个问题的关键就在于如何在不 影响诊断的前提下对医学图像进行压 缩，这在远程医疗等应用中也有重要 意义。
H.263+
MPEG4(ASP) MPEG4(AVC) JPEG2000
可以处理基于视窗的计算机图 像、更高帧频的图像序列及宽 屏图像 应用于低分辨率低码率领域， 如监控、IPTV、手机等
已在多种领域应用，如HDTV、 IPTV、iPhone、蓝光光盘等
应用于国际互联网、彩色传真、 印刷、扫描、数字摄影、遥感、 移动通讯应用、医用影像、数 字图书库和电子商务等领域
霍夫曼编码（熵编码）
1952年由Huffman提出的一种针对 编码冗余的编码方法。这种编码方法是 根据信源数据符号发生的概率进行编码 的。
基本思想：在信源数据中出现概率越大 的符号，编码以后相应的码长越短；出 现概率越小的符号，其码长越长，从而 达到用尽可能少的码符表示信源数据。 它在无损变长编码方法中是最佳的。下 面通过实例来说明这种编码方法。
MPEG1994年 2(High-
Profile)
1996年 H.263
高清晰度电视(HDTV)领域
应用于甚低码率视频编码，H.263 与H.261相比采用了半象素的运动 补偿，并增加了4种有效的压缩编 码模式
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-3 图像编码的国际标准
1998年 1999年 1999年 2000年
首先将医学图像进行分割，对具有诊断 信息的重要区域进行无损压缩，对与诊 断无关的背景进行有损压缩，既保证了 重要区域的图像质量，又最大限度地压 缩了无关信息。最近的研究表明：只要 保证诊断信息不丢失，有损压缩在医学 影像中是可行的。
图像编码压缩的分类
图像压缩
无损压缩 有损压缩
霍夫曼编码 行程编码 算术编码
1.医 学图 像压 缩的 必要
性
表9-1 各种医学图像容量表
名称
一幅图像容量
每次图 总容量(大约) 像数
DSA MRI CT CR DR
512×512×8 256×256×12(16) 512×512×12(16) 2048×2048×12 2048×2048×12
15-40 4-10MB
60
6MB(8MB)
第九章 医学图像的压缩、存储与传输
高等学校计算机基础教育课程“十二五”规划教材
1
教学 重点 和难
点
图像压缩概述 各种压缩方法的特点 PACS系统的设计与组成
9.1.1 医学 图像 压缩 概述
医学设备发展迅速，一次检查就能产 生几百甚至上千张的医学图像，单张 图像的数据量也越来越大，为了节省 有限的存储空间，降低存储成本，同 时也为了提高图像的传输速度，减少 通信费用，必须将医学图像进行压缩 存储。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-3 图像编码的国际标准
年份
名称
应用
1990年 H.261 1990年 JPEG
应用于视频通信，如可视电话、 会议电视等
应用于静止图像，如数码相片， 因特网等
1992年 MPEG-1 适用于VCD，数字摄像机等
1994年
MPEG2(MP@ML)
用途最广，如DVD、数字卫星电 视直播、数字有线电视等
有损压缩
有损压缩是指使用压缩后的图像 重建时，重建后的图像与原始图 像虽有一定的误差，但不影响人 们对图像意义的正确理解。
图像无损压缩的原理
RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB RGB
16 RGB 从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits
2001年 MPEG-7
实际是“多媒体内容描述接 口”，主要在数字图书馆、音 乐字典等中应用
3. 医 学图 像压 缩的 发展 趋势
随着医学影像技术的进一 步发展，医学影像压缩技 术将成为医学影像应用和 发展的关键技术。
9.1.2 医学 图像 压缩 方法
数字图像压缩方法
无损压缩
无损压缩是指压缩后的图像再进 行图像重建时，重建后的图像与 原始图像完全一样，没有丝毫误 差。
1966年
J.B.ONeal对比分析了DPCM与PCM并提 出线性预测编码的实际试验
1969年
举行图像编码会议（Picture Coding Symposium）
70年代
开始进行预测编码的研究
80年代
开始对运动补偿（MC）所用的运动估值 （ME）算法研究
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
进入90年代以后，ITU-T和ISO制定了一 系列图像编码的国际标准，见表9-3。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
图像压缩编码技术的研究工作自 1948年提出电视信号数字化后，至 今已有60多年的历史。其发展历史 见表9-2。
2.图 像压 缩编 码技 术的 发展
表9-2 图像压缩技术的发展
年代
50和60年代
主要进行的研究
限于客观条件，仅对帧内预测法和亚取 样内插复原法进行研究
13
图像有损压缩的原理
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
25 34
14
有损压缩有时一点儿也不影响视觉效果
RG B
28 * 28 * 28 = 224 224 Байду номын сангаас 16,777,216
(248,27,4)
(251,32,15)
(248,27,4)
(248,27,4)
15
9.1.2 医学 图像 压缩 方法
由于医学影像的特殊性，压缩不允许丢 失有用的细节诊断信息，最好应采用无 损压缩。无损压缩虽严格地保证图像质 量，但压缩效率太低(2～3倍)。为了提 高压缩效率，可对图像进行一定的有损 压缩。
40
16MB(21MB)
2
13MB
2
13MB
1.医 学图 像压 缩的 必要
性
医学图像的容量很大而医院的带宽往 往十分有限，造成传输速度非常慢， 有些医院虽已建成了小型的PACS系统， 但并没有投入实际应用，究其原由就 是图像传输太慢，还不如直接去科室 拿片子。
解决这个问题的关键就在于如何在不 影响诊断的前提下对医学图像进行压 缩，这在远程医疗等应用中也有重要 意义。
H.263+
MPEG4(ASP) MPEG4(AVC) JPEG2000
可以处理基于视窗的计算机图 像、更高帧频的图像序列及宽 屏图像 应用于低分辨率低码率领域， 如监控、IPTV、手机等
已在多种领域应用，如HDTV、 IPTV、iPhone、蓝光光盘等
应用于国际互联网、彩色传真、 印刷、扫描、数字摄影、遥感、 移动通讯应用、医用影像、数 字图书库和电子商务等领域