多媒体数据压缩技术.ppt
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的最主要的一种数据冗余。同
一景物表面上采样点的颜色之间往往存在着空 间连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体 颜色的方式通常没有利用这种连贯性。例如： 图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜 色，空间冗余产生。
2020年10月12日星期一
6.1.3 冗余的种类
2.时间冗余 序列图像中经常包含的冗余。一组连续的画面
之间往往存在着时间和空间的相关性，但是基 于离散时间采样来表示运动图像的方式通常没 有利用这种连贯性。例如：房间里的两个人在 聊天，在这个聊天的过程中，背景（房间和家 具）一直是相同的，同时也没有移动，而且是 同样的两个人在聊天，只有动作和位置的变化。
2020年10月12日星期一
6.1.5 压缩方法分类
2.变换编码
变换编码不是直接对空域图像信号进行编码，而是首 先将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间 （变换域或频域），产生一批变换系数，然后对这些 变换系数进行编码处理。其中关键问题是在时域或空 域描述时，数据之间相关性大，数据冗余度大，经过 变换在变换域中描述，数据相关性大大减少，数据冗 余量减少，参数独立，数据量少，这样再进行量化， 编码就能得到较大的压缩比。 目前常用的正交变换有： 傅立叶 (Fouries)变换、沃尔什(Walsh)变换、哈尔(Haar) 变 换 、 斜 (Slant) 变 换 、 余 弦 变 换 、 正 弦 变 换 、 KL(Karhunen-Loeve)变换等。
有损压缩法，是指使用压缩后的数据进行解压缩， 解压之后的数据与原来的数据有所不同，但不会让 人对原始资料表达的信息造成误解。常用的有变换 编码和预测编码。
2020年10月12日星期一
6.1.4 压缩原理
数据压缩方法的分类
2020年10月12日星期一
6.1.5 压缩方法分类
根据压缩方法的原理，可将其划分为以下几种： 1.预测编码（适用于空间冗余和时间冗余）
2020年10月12日星期一
6.1.3 冗余的种类
3.结构冗余 在某些场景中，存在着明显的图像分布模式，
这种分布模式称作结构。图像中重复出现或相 近的纹理结构，结构可以通过特定的过程来生 成。例如：方格状的地板，蜂窝，砖墙，草席 等图结构上存在冗余。已知分布模式，可以通 过某一过程生成图像。
2020年10月12日星期一
2020年10月12日星期一
6.1.2 压缩的可能性
➢ 多媒体数据就像海绵一样是可以压缩的， 因为多媒体数据包括两部分内容：信息和 冗余数据，信息是有用的数据，而冗余数 据就是无用的内容，可以压缩掉。
➢ 冗余的具体表现就是相同或者相似信息的 重复。
➢ 冗余为数据压缩技术的应用提供了可能
2020年10月12日星期一
2020年10月12日星期一
6.1 多媒体数据压缩概述
数据压缩的重要性 压缩的可能性 冗余的种类 压缩方法分类
2020年10月12日星期一
6.1.1 数据压缩的重要性
➢ 多媒体数据为什么要进行压缩，主要 原因有：
1. 原始采样的媒体数据量巨大; 2. 有效利用存储器存储容量; 3. 提高通信线路的传输效率; 4. 消除计算机系统处理视频I/O瓶颈
2020年10月12日星期一
第6章 多媒体数据压缩技术
➢ 数据压缩的基本概念 ➢ 数据压缩的发展历程 ➢ 数据压缩的技术基础 ➢ 常用的无损数据压缩方法 ➢ 常用的有损数据压缩方法 ➢ 数据压缩国际标准
2020年10月12日星期一
数据压缩
通俗地说，数据压缩就是用最少的数码来表示 信号。其作用是：能较快地传输各种信号，如 传真、Modem通信等；在现有的通信干线并 行开通更多的多媒体业务，如各种增值业务； 紧缩数据存储容量，如CD-ROM、VCD和 DVD等；降低发信机功率，这对于多媒体移动 通信系统尤为重要。由此看来，通信时间、传 输带宽、存储空间甚至发射能量，都可能成为 数据压缩的原因。
预测编码的方法是从相邻像素之间有较强的相关性特 点考虑，比如当前像素的灰度或颜色信号，数值上与 其相邻像素总是比较接近，除非处于边界状态，那么， 当前像素的灰度或颜色信号的数值，可用前面已出现 的像素的值进行预测（估计），得到一个预测值（估 计值），将实际值与预测值求差，对这个差值信号进 行编码、传送，这种编码方法称为预测编码方法。 预 测编码方法分线性预测和非线性预测编码两种。
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6.1.5 压缩方法分类
根据解码后数据与原始数据是否完全一致，数据压缩方
法划分为两类：
无损压缩法，无损压缩是指使用压缩后的数据可以 解压缩，且解压之后的数据与原来的数据完全相同。 它利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始 数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗 余度的理论限制，一般为2:1到5:1。如Huffman编码、 算术编码、行程长度编码等。
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6.1.3 冗余的种类
6.图像区域的相同性冗余 图像中的两个或者多个区域所对应的所有像素
值相同或者相近，从而产生数据重复性存储。 记录了一个区域中各像素的颜色值，则与其相 同或相近的其他区域就不再记录其中各像素的 值。这种冗余是向量量化的基础。 7.纹理的统计冗余 有些图像纹理尽管不严格服从某个分布规律， 但是在统计意义上服从这种规律。
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6.1.3 冗余的种类
5.视觉冗余 人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀和
非线性的。对亮度变化敏感，而对色度的变化 相对不敏感；在高亮度区，人眼对亮度变化敏 感度下降；对物体边缘敏感，内部区域相对不 敏感；对整体结构敏感，而对内部细节相对不 敏感。可以根据这些视觉特性对图像信息进行 取舍。
6.1.3 冗余的种类
4.知识冗余 有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。
例如：人脸的图像有固定的结构，嘴的上方是 鼻子，鼻子的上方是眼睛，鼻子位于正脸图像 的中线上。这类规律性的结构可以由先验知识 和背景知识得到。根据已有的知识，对某些图 像中所包含的物体，我们可以构造其基本模型， 并创建对应各种特征的图像库，进而图像的存 储只需要保存一些特征参数，从而大大减少数 据量。知识冗余是模型编码的基础。
一景物表面上采样点的颜色之间往往存在着空 间连贯性，但是基于离散像素采样来表示物体 颜色的方式通常没有利用这种连贯性。例如： 图像中有一片连续的区域，其像素为相同的颜 色，空间冗余产生。
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6.1.3 冗余的种类
2.时间冗余 序列图像中经常包含的冗余。一组连续的画面
之间往往存在着时间和空间的相关性，但是基 于离散时间采样来表示运动图像的方式通常没 有利用这种连贯性。例如：房间里的两个人在 聊天，在这个聊天的过程中，背景（房间和家 具）一直是相同的，同时也没有移动，而且是 同样的两个人在聊天，只有动作和位置的变化。
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6.1.5 压缩方法分类
2.变换编码
变换编码不是直接对空域图像信号进行编码，而是首 先将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间 （变换域或频域），产生一批变换系数，然后对这些 变换系数进行编码处理。其中关键问题是在时域或空 域描述时，数据之间相关性大，数据冗余度大，经过 变换在变换域中描述，数据相关性大大减少，数据冗 余量减少，参数独立，数据量少，这样再进行量化， 编码就能得到较大的压缩比。 目前常用的正交变换有： 傅立叶 (Fouries)变换、沃尔什(Walsh)变换、哈尔(Haar) 变 换 、 斜 (Slant) 变 换 、 余 弦 变 换 、 正 弦 变 换 、 KL(Karhunen-Loeve)变换等。
有损压缩法，是指使用压缩后的数据进行解压缩， 解压之后的数据与原来的数据有所不同，但不会让 人对原始资料表达的信息造成误解。常用的有变换 编码和预测编码。
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6.1.4 压缩原理
数据压缩方法的分类
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根据压缩方法的原理，可将其划分为以下几种： 1.预测编码（适用于空间冗余和时间冗余）
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6.1.3 冗余的种类
3.结构冗余 在某些场景中，存在着明显的图像分布模式，
这种分布模式称作结构。图像中重复出现或相 近的纹理结构，结构可以通过特定的过程来生 成。例如：方格状的地板，蜂窝，砖墙，草席 等图结构上存在冗余。已知分布模式，可以通 过某一过程生成图像。
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6.1.2 压缩的可能性
➢ 多媒体数据就像海绵一样是可以压缩的， 因为多媒体数据包括两部分内容：信息和 冗余数据，信息是有用的数据，而冗余数 据就是无用的内容，可以压缩掉。
➢ 冗余的具体表现就是相同或者相似信息的 重复。
➢ 冗余为数据压缩技术的应用提供了可能
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6.1 多媒体数据压缩概述
数据压缩的重要性 压缩的可能性 冗余的种类 压缩方法分类
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6.1.1 数据压缩的重要性
➢ 多媒体数据为什么要进行压缩，主要 原因有：
1. 原始采样的媒体数据量巨大; 2. 有效利用存储器存储容量; 3. 提高通信线路的传输效率; 4. 消除计算机系统处理视频I/O瓶颈
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第6章 多媒体数据压缩技术
➢ 数据压缩的基本概念 ➢ 数据压缩的发展历程 ➢ 数据压缩的技术基础 ➢ 常用的无损数据压缩方法 ➢ 常用的有损数据压缩方法 ➢ 数据压缩国际标准
2020年10月12日星期一
数据压缩
通俗地说，数据压缩就是用最少的数码来表示 信号。其作用是：能较快地传输各种信号，如 传真、Modem通信等；在现有的通信干线并 行开通更多的多媒体业务，如各种增值业务； 紧缩数据存储容量，如CD-ROM、VCD和 DVD等；降低发信机功率，这对于多媒体移动 通信系统尤为重要。由此看来，通信时间、传 输带宽、存储空间甚至发射能量，都可能成为 数据压缩的原因。
预测编码的方法是从相邻像素之间有较强的相关性特 点考虑，比如当前像素的灰度或颜色信号，数值上与 其相邻像素总是比较接近，除非处于边界状态，那么， 当前像素的灰度或颜色信号的数值，可用前面已出现 的像素的值进行预测（估计），得到一个预测值（估 计值），将实际值与预测值求差，对这个差值信号进 行编码、传送，这种编码方法称为预测编码方法。 预 测编码方法分线性预测和非线性预测编码两种。
2020年10月12日星期一
6.1.5 压缩方法分类
根据解码后数据与原始数据是否完全一致，数据压缩方
法划分为两类：
无损压缩法，无损压缩是指使用压缩后的数据可以 解压缩，且解压之后的数据与原来的数据完全相同。 它利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始 数据而不引入任何失真，但压缩率受到数据统计冗 余度的理论限制，一般为2:1到5:1。如Huffman编码、 算术编码、行程长度编码等。
2020年10月12日星期一
6.1.3 冗余的种类
6.图像区域的相同性冗余 图像中的两个或者多个区域所对应的所有像素
值相同或者相近，从而产生数据重复性存储。 记录了一个区域中各像素的颜色值，则与其相 同或相近的其他区域就不再记录其中各像素的 值。这种冗余是向量量化的基础。 7.纹理的统计冗余 有些图像纹理尽管不严格服从某个分布规律， 但是在统计意义上服从这种规律。
2020年10月12日星期一
6.1.3 冗余的种类
5.视觉冗余 人类的视觉系统对图像场的敏感性是非均匀和
非线性的。对亮度变化敏感，而对色度的变化 相对不敏感；在高亮度区，人眼对亮度变化敏 感度下降；对物体边缘敏感，内部区域相对不 敏感；对整体结构敏感，而对内部细节相对不 敏感。可以根据这些视觉特性对图像信息进行 取舍。
6.1.3 冗余的种类
4.知识冗余 有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。
例如：人脸的图像有固定的结构，嘴的上方是 鼻子，鼻子的上方是眼睛，鼻子位于正脸图像 的中线上。这类规律性的结构可以由先验知识 和背景知识得到。根据已有的知识，对某些图 像中所包含的物体，我们可以构造其基本模型， 并创建对应各种特征的图像库，进而图像的存 储只需要保存一些特征参数，从而大大减少数 据量。知识冗余是模型编码的基础。