图像处理与图像识别第9章图像编码(53).ppt

第九章 图像的编码技术 9.1 研究背景 一、信息传输方式发生了很大的改变 通信方式的改变文字+语音?图像+文字+语音 通信对象的改变人与人?人与机器，机器与机器 9.1 研究背景 二、图像传输与存储需要的信息量空间 图像的传输与存储中，问题最多的，也是最常用的包括了数字视频信号和传真信号。 下面我们对其分别进行讨论。 9.1 研究背景 1. 彩色视频信息 对于电视画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为： 640*480*24*30=221.12M 所以播放时，需要221Mbps的通信回路。 9.1 研究背景 实时传输： 在宽带网上（10M）实时传输的话，需要压缩到原来数据量的0.045。 即0.36bit/pixel。 存储： 1张CD可存640M 如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放2.89秒的数据。 存2小时的信息则需要压缩到原来数据量的0.0004,即：0.003bit/pixel。 9.1 研究背景 2.传真 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的数据量为： 1654*2337*1=3888768bit 按目前14.4K的电话线传输速率，需要传送的时间是：270秒（4.5分） 按每分钟4元计算：18元 9.1 研究背景 由于通信方式和通信对象的改变带来的最大问题是： 传输带宽、速度、存储器容量的限制。 给我们带来的一个难题，也给了我们一个机会： 如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。 9.2 数据冗余的概念 我们从一个互动游戏来体会数据冗余的概念。 在下面的例子中，用一种最好的方式来发送一封电报。 9.2 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+2=42个半角字符） Helen将于明晚6点在虹桥接你 (10*2+6=26个半角字符） 9.2 数据冗余的概念 9.2 图像中的数据冗余 图像冗余无损压缩的原理 9.2 图像中的数据冗余 图像冗余有损压缩的原理 9.2 图像中的数据冗余 实际图像中冗余信息的表现（灰度图） 9.3 图像中的视觉冗余 图像的视觉冗余 （彩色） 9.4 图像中数据冗余压缩原理 由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，我们的压缩方式就可以从这两方面着手开展。 因为有数据冗余，当我们将图像信息的描述方式改变之后，可以压缩掉这些冗余。 因为有主观视觉冗余，当我们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。 9.5 图像的压缩编码 第一代压缩编码八十年代以前，主要是根据传统的信源编码方法。 第二代压缩编码 八十年代以后，突破信源编码理论，结合分形、模型基、神经网络、小波变换等数学工具，充分利用视觉系统生理心理特性和图像信源的各种特性。 9.5 图像的压缩编码 9.5 图像的压缩编码 9.6 行程编码(RLE编码) 行程编码是一种最简单的，在某些场合是非常有效的一种无损压缩编码方法。 虽然这种编码方式的应用范围非常有限，但是因为这种方法中所体现出的编码设计思想非常明确，所以在图像编码方法中都会将其作为一种典型的方法来介绍。 9.6.1 行程编码的基本原理 通过改变图像的描述方式，来实现图像的压缩。 将一行中灰度值相同的相邻像素，用一个计数值和该灰度值来代替。 9.6.2 行程编码方法 举例说明：  aaaa bbb cc d eeeee fffffff (共22*8=176 bits) ? 4a3b2c1d5e7f (共12*8=96 bits) 压缩率为：96/176=54.5% 9.6.3 传真中的行程编码方法 传真件中一般都是白色比较多，而黑色相对比较少。所以可能常常会出现如下的情况： 600W 3b 570w 12b 4w 3b 3000w 上面的行程编码所需用的字节数为： 因为：204830004096 所以：计数值必须用12 bit来表示 9.6.3 传真中的行程编码方法 对于： 600W 3b 570w 12b 4w 3b 3