数字图像处理技术的应用第6章 图像编码
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熵压缩Eatropy Compression： (不可逆compression在其压缩过程中，会失掉一部分信 息，又叫有损压缩)
冗余度压缩Redandancy Raduction： (完全除去或尽量除去原数据中重复和冗余的部分，保证不丢 失有用信息， 从而保证被压缩了的数据还原后与压缩前的原 数据完全一致，可逆压缩又称无 失真coding[Noisdess coding],用于文本、程序等。)
利用人眼视觉系统的一些特性忽略掉一些不被人眼所察觉 的信号成分
6.1 图像中的数据冗余的概念
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。
(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+3=43个半角字符）
Helen将于明晚6点在虹桥接你。
•图像的数据量特别大，同时现在对图像需求的增长超 过了网络带宽的限制，所以压缩是图像传输和存储的一 个关键技术。
由于图像压缩的巨大商业潜力，激励着人们提高现有 的技术或发现新的技术。
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
•利用图像信号中的数据冗余度，如统计冗余度、空域冗余 度、时域冗余度等，进行压缩，
6.2 图像压缩概述
冗余度压缩 统计编码
数据压缩（30～40种） 量化
熵压缩 特征提取
H游 u程 f编 f码 m a
二算 进术 信编 息码 源 编
b
码
零记忆量化 序列量化 分组量化 分析—合成编码
L other
Z
预测编码 直接映射
变换编码
W K D D D W S H other
L C S F H L A 非正交变换
图像序列（x、y、t）50～200倍
6.2 图像压缩概述
3、从图像的光谱特征出发： 单色image coding; color image coding; 多光谱image coding。
4、从图像的灰度层次上： 多灰度编码； 二值图像code
5、从处理图像的维数出发；
行内coding； 帧内coding； 帧间code。
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
6.1 图像中的数据冗余的概念
实际图像中冗余信息的表现（灰度图）
6.1 图像中的数据冗余的概念
图像冗余信息分析结论
由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，压缩方式 就是从这两方面着手来开展的。
图像一大特点是数据量大，为其存贮、传输带来困难，需压缩。
eg：电话线传输速率一般为56Kbits/s（波特率） 一幅彩色图像512×512×24bit = 6M bits大小。传一幅图像需2分钟左右。 实时传送：512×512×24bits×25帧/秒=150Mbits/S 如压缩20倍，传一幅图6秒左右，可以接受，实用。 实时，要专用信道（卫星、微波网、专线网等技术）。 另外，大量资料需存贮遥感、故宫、医学CT、MR。
传输某个指定数据序列所需的时间 传输某个指定数据序列所限定的频带宽度
6.2 图像压缩概述
数据压缩技术
1、按压缩技术所依据和使用的数据理论和计算方法进行分类： 统计编码Statistical coding; 预测编码Predictwe coding; 变换编码Tranelorm coding.
2、按压缩过程的可逆性进行分类：
TT T T T T A
R
6.2 图像压缩概述
二、压缩编码名词术语 1、熵entropy
图像像素灰度级集合 w1, w2 wM ,出现的概p1率 , p2 px pM
按信息论中信源信息熵的定义：
M
H PR log2PR bit
R 1
H表示其像素各个灰度比特数的统计平均值，即给出了对此输入 灰度级集合进行coding时所需要的平均位数值的下限。
5、压缩比：
c
源代码长度－压缩后代 源代码长度
1）数据冗余:将图像信息的描述方式改变之后，压缩 掉这些冗余。
2）主观视觉冗余: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。
6.2 图像压缩概述
图像数字化关键是编码 compression code:在满足一定图像质量前提下，能获得减少数
据量的编码
一．Compression code及分类 研究处理的对象: 数据的物理容量
(10*2+7=27个半角字符）
6.1 图像中的数据冗余的概念
可知，整理图像的描述 方法可以达到压缩的目 的。
描述语言 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”。
6.1 图像中的数据冗余的概念
6.2 图像压缩概述
3、压缩方法： 按时间分： 静图：静止图像（要求质量高） 动图：活动的序列图像（相对质量要求低，压缩倍数要高）
压缩比＝未压缩的图像的存贮字节数／压缩后图像存贮字节数 失真与否分： 无失真压缩：经压缩后再恢复图像与原图像无任何区别，一般
压缩倍数 < 2 有限失真压缩：单帧（静）4～20倍。
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 RGB 从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits
6.1 图像中的数据冗余的概念
图像冗余有损压缩的原理
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
6.2 图像压缩概述
2、平均码字长度：
Assume:
kis第k个码字Ck的长度二进制代码的位数出现的概率pk
码字平均长度R：
M百度文库
R＝ k pk bit
R1
3、编码效率：
H 100%
R
6.2 图像压缩概述
4、冗余度：
r 1 r 可压缩的余地越小
6.2 图像压缩概述
冗余度压缩Redandancy Raduction： (完全除去或尽量除去原数据中重复和冗余的部分，保证不丢 失有用信息， 从而保证被压缩了的数据还原后与压缩前的原 数据完全一致，可逆压缩又称无 失真coding[Noisdess coding],用于文本、程序等。)
利用人眼视觉系统的一些特性忽略掉一些不被人眼所察觉 的信号成分
6.1 图像中的数据冗余的概念
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。
(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+3=43个半角字符）
Helen将于明晚6点在虹桥接你。
•图像的数据量特别大，同时现在对图像需求的增长超 过了网络带宽的限制，所以压缩是图像传输和存储的一 个关键技术。
由于图像压缩的巨大商业潜力，激励着人们提高现有 的技术或发现新的技术。
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
•利用图像信号中的数据冗余度，如统计冗余度、空域冗余 度、时域冗余度等，进行压缩，
6.2 图像压缩概述
冗余度压缩 统计编码
数据压缩（30～40种） 量化
熵压缩 特征提取
H游 u程 f编 f码 m a
二算 进术 信编 息码 源 编
b
码
零记忆量化 序列量化 分组量化 分析—合成编码
L other
Z
预测编码 直接映射
变换编码
W K D D D W S H other
L C S F H L A 非正交变换
图像序列（x、y、t）50～200倍
6.2 图像压缩概述
3、从图像的光谱特征出发： 单色image coding; color image coding; 多光谱image coding。
4、从图像的灰度层次上： 多灰度编码； 二值图像code
5、从处理图像的维数出发；
行内coding； 帧内coding； 帧间code。
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6.1 图像中的数据冗余的概念
实际图像中冗余信息的表现（灰度图）
6.1 图像中的数据冗余的概念
图像冗余信息分析结论
由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，压缩方式 就是从这两方面着手来开展的。
图像一大特点是数据量大，为其存贮、传输带来困难，需压缩。
eg：电话线传输速率一般为56Kbits/s（波特率） 一幅彩色图像512×512×24bit = 6M bits大小。传一幅图像需2分钟左右。 实时传送：512×512×24bits×25帧/秒=150Mbits/S 如压缩20倍，传一幅图6秒左右，可以接受，实用。 实时，要专用信道（卫星、微波网、专线网等技术）。 另外，大量资料需存贮遥感、故宫、医学CT、MR。
传输某个指定数据序列所需的时间 传输某个指定数据序列所限定的频带宽度
6.2 图像压缩概述
数据压缩技术
1、按压缩技术所依据和使用的数据理论和计算方法进行分类： 统计编码Statistical coding; 预测编码Predictwe coding; 变换编码Tranelorm coding.
2、按压缩过程的可逆性进行分类：
TT T T T T A
R
6.2 图像压缩概述
二、压缩编码名词术语 1、熵entropy
图像像素灰度级集合 w1, w2 wM ,出现的概p1率 , p2 px pM
按信息论中信源信息熵的定义：
M
H PR log2PR bit
R 1
H表示其像素各个灰度比特数的统计平均值，即给出了对此输入 灰度级集合进行coding时所需要的平均位数值的下限。
5、压缩比：
c
源代码长度－压缩后代 源代码长度
1）数据冗余:将图像信息的描述方式改变之后，压缩 掉这些冗余。
2）主观视觉冗余: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。
6.2 图像压缩概述
图像数字化关键是编码 compression code:在满足一定图像质量前提下，能获得减少数
据量的编码
一．Compression code及分类 研究处理的对象: 数据的物理容量
(10*2+7=27个半角字符）
6.1 图像中的数据冗余的概念
可知，整理图像的描述 方法可以达到压缩的目 的。
描述语言 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”。
6.1 图像中的数据冗余的概念
6.2 图像压缩概述
3、压缩方法： 按时间分： 静图：静止图像（要求质量高） 动图：活动的序列图像（相对质量要求低，压缩倍数要高）
压缩比＝未压缩的图像的存贮字节数／压缩后图像存贮字节数 失真与否分： 无失真压缩：经压缩后再恢复图像与原图像无任何区别，一般
压缩倍数 < 2 有限失真压缩：单帧（静）4～20倍。
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 RGB 从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits
6.1 图像中的数据冗余的概念
图像冗余有损压缩的原理
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
6.2 图像压缩概述
2、平均码字长度：
Assume:
kis第k个码字Ck的长度二进制代码的位数出现的概率pk
码字平均长度R：
M百度文库
R＝ k pk bit
R1
3、编码效率：
H 100%
R
6.2 图像压缩概述
4、冗余度：
r 1 r 可压缩的余地越小
6.2 图像压缩概述