医学图像压缩技术 ppt课件

视听冗余
由于人的视觉系统和听觉系统的局限性，在图像数据和 声音
数据中，有些数据确实是多余的，使用算法将其去 掉后并不会丢失实质
性的信息或含义，对理解数据表达 的信息几乎没有影响。
数据冗余
不考虑数据来源时，单纯数据集中也可能存在多余的数 据，
去掉这些多余数据并不会丢失任何信息，这种冗余 称为数据冗余，而且
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医学图像压缩技术
变换编码—先对像素数据进行某种函数变换，从一种信号 空间变换到另一种信号空间，然后再对变换后的数据进行 编码。通常存在反变换，以恢复原来的数据。 主要目的： 把统计相关的采样值变换成“某种程度上统计独 立”的系 数。大多数变换属线性正交变换。变换本身并不提 供压缩， 而只是将信号映射到另一域内，在所映射的域中 压缩较易 实现。随后通过比特分配的量化过程，把变换后 的采样值 进行压缩，以供存储或传输。 混合编码—对图像数据同时使用两种或两种以上的编码方 法，能大大提高数据压缩的效率。
医学图像压缩技术
2、医学图像数据压缩的必要性 ➢多种成像方式，如X线图像、CT、MRI、US、ECT(PET、SPECT) 等，且成像速度和分辨率逐渐提高，层厚逐渐减少； ➢常规 X 线正在从胶片转向无胶片 化 的 计 算 机 放 射 摄 影 （ Computed Radiography ， CR ） 或 更 为 先 进 的 数 字 化 放 射 摄 影 （ Digital Radiography，DR）的数字化时代。 医学图像的数字化使得图像的数据量呈几何级数地增长。 表1列出了目前医学成像设备及其生成的图像数据量大小。
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Medical Image Compression
图 无失真编码 统计编码
像 （熵编码）
压
缩
编
码
其它编码
方
限失真编码 特征提取
法
（熵压缩）
表2 图像压缩编码分类
霍夫曼编码、Shannon-Fano编码、游程编码
算术编码
基于字典的编码：LZW编码等
完全可逆的小波变换+统计编码等
分析/综合编码
子带、小波、分形、模型基等
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➢数据的冗余
➢
冗余概念
人为冗余
在信息处理系统中，使用两台计算机做同样的工作是提 高系
统可靠性的一种措施
在数据存储和传输中，为了检测和恢复在数据存储或数 据传
输过程中出现的错误，根据使用的算法的要求，在 数据存储或数据传输
之前把额外的数据添加到用户数据 中，这个额外的数据就是冗余数据。
其它
量化
无记忆量化
有 序列量化 记
忆
量 分组量化 化
预测编码 其它方法 直接映射 变换编码
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均匀量化、Max量化等 线性预测、非线性预测、自适应预测
序贯量化 矢量量化、神经网络、方块截尾编码 正交变换：KLT、DCT、DFT、WHT
非正交变换 其它函数变换
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统计编码—根据像素数据出现概率的分布特性而进行的压 缩编码。
编码思想：在原始数据和编码数据之间找到明确的一一对 应关系，以便在恢复时能准确无误地再现出来，使平均码 长或码率压低到最低限度。
预测编码—预测编码法主要是在时域内进行的一种压缩编 码法。 大致过程：先对下一个采样值预测，并把该预测值与下一 个采样的实际值之差进行编码。理由是：大部分信号集合 中，用上述方式得到的差值的方差总小于原始信号的方差 。这样可藉较小的量化级进行有效量化，获得较大的压缩 比。
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是
否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，
没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
件的信息量分别为，
I(a)=log2(1/0.50)=1 sh I(b)=log2(1/0.25)=2 sh I(c)=log2(1/0.25)=2 sh
一个等概率事件的集合，每个事件的信息量等于该集合的决 策量
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➢数据的冗余 数据的冗余量
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➢统计编码 统计编码 给已知统计信息的符号分配代码的数据无损压缩方法 编码方法 香农-范诺编码 霍夫曼编码 算术编码 编码特性 香农-范诺编码和霍夫曼编码的原理相同，都是根据符号集中各 个 符号出现的频繁程度来编码，出现次数越多的符号，给它分 配的代码位 数越少 算术编码使用0和1之间的实数的间隔长度代表概率大小，概率 越 大间隔越长，编码效率可接近于熵。
还可定量表达。
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医学图像压缩技术
➢数据的冗余 决策量(decision content)
在有限数目的互斥事件集合中，决策量是事件数的对数值 在数学上表示为
H0=log(n) 其中，n是事件数 决策量的单位由对数的底数决定 Sh (Shannon): 用于以2为底的对数 Nat (natural unit): 用于以e为底的对数 Hart (hartley)：用于以10为底的对数
Medical Image Compression 医学图像压缩专题详细讲座
医学图像压缩技术
1、图像数据压缩的概念 图像数据压缩，就是以尽量少的比特数表征图像数据信号，减少容纳 给 定消息集合或数据采样集合的信号空间，同时保证重建图像的质量。 所谓信号空间，亦即被压缩对象，是指： 物理空间，如存储器、磁盘、 磁带、光盘等数据存储介质； 时间区间，如传输给定消息集合所需要的 时间； 频谱区域，如为传输给定消息集合所要求的带宽等。 也就是指某 数据信号集合所占的空域、时域和频域空间。 信号空间的这几种形式是 相互关联的，存储空间的减少也意味着传输 效率的提高与占用带宽的节省。这就是说，只要采用某种方法来减少某一 种信号空间，都能压缩数据。
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➢数据的冗余
信息量(information content)
具有确定概率事件的信息的定量度量
在数学上定义为
I (x) log2[1/ p(x)] log2 p(x) 其中，p(x) 是事件出现的概率
举例：假设X={a,b,c}是由3个事件构成的集合，p(a)=0.5，
p(b)=0.25，p(b)=0.25分别是事件a, b和c出现的概率，这些事