图象数据压缩-read.ppt

第七章 图像数据压缩 主要内容 7.1 概述 7.2 无损压缩算法 7.3 有损压缩算法 7.4 变换编码 7.5 混合编码 7.6 国际压缩标准简介 7.7 JPEG压缩算法 7.1 概述 7.1.1 数据压缩编码的重要性 数字图像的数据量非常大 。 1) 彩色视频信息 对于画面的分辨率640*480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为： 640*480*3*30=27.6M 所以播放时，需要27.6×8＝221Mbps的通信回路。 参考数据：宽带网为512K,电话线为56K。 存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放23秒的数据。 7.1 .1 数据压缩编码的重要性 2）传真数据 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的内容的数据量为： 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） 7.1 .1 数据压缩编码的重要性 两个问题： 1）存储大数据量的图像信息，使存储设备（内存、外存）的存储容量消耗很快。 2）在网络上传输图像时，由于图像信息的数据量太大了，本来就已经非常紧张的网络带宽变得更加不堪重负。 如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。 7.1 .2 数据压缩编码的可能性 能进行压缩，是因为图像中存在有各种冗余。 1）数据冗余 数据与信息是不同的概念，数据是信息的载体，相同的信息可以用不同的数据量来表示。 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。 (10*2+7=27个半角字符） 7.1 .2 数据压缩编码的可能性 7.1 .2 数据压缩编码的可能性 图像的视觉冗余 （彩色） 7.1 .2 数据压缩编码的可能性 3? 空间冗余（象素间冗余） 例: 图像中的“A”是一个规则物体。光的亮度、饱和度及颜色都一样，因此，数据A有很大的冗余。 4.结构冗余 图像有非常强的纹理结构。如草席图结构上存在冗余。 5.知识冗余 ? 图像的理解与某些基础知识有关。 人脸的图像有同样的结构：嘴的上方有鼻子，鼻子上方有眼睛，鼻子在中线上…… 7.1.3 图像数据压缩方法的分类 分类方法有很多。按压缩过程中信息有无损失可以将数据压缩方法分为两类: 有失真压缩（熵压缩） 又称有损压缩，这类压缩的压缩过程是不可逆的，无法完全恢复出原图像，信息有一定的丢失。 无失真压缩（冗余压缩、熵编码） 又称为无损压缩，其压缩过程是可逆的，也就是说，从压缩后的图像能够完全恢复出原来的图像，信息没有任何丢失。 7.1.3 图像数据压缩方法的分类 按压缩过程中编码的原理又可以将压缩算法分为: 7.1.4 衡量数据压缩技术好坏的标准 三个重要的评价指标： 1. 压缩比大。 2．实现压缩的算法简单、压缩、解压速度快（实时性要求髙）。 3. 恢复效果要好。到底解压缩后图像的质量如何，采用保真度准则来评价。 7.1.5 保真度准则 保真度准则有两种：客观保真度准则和主观保真度准则。 1.客观保真度准则 以压缩前后图像的误差来度量。具体可以用原图像和压缩后图像之间的均方根误差或压缩后图像的均方根信噪比来度量。 7.1.5 保真度准则 1.客观保真度准则 1）设原图像为g(x，y)，压缩后恢复的图像为f(x,y)（x,y=0,1…N－1)，且每个象素均用m bit表示其灰度，则新旧图像的均方误差为： 相应的均方根误差是 ： 7.1.5 保真度准则 1.客观保真度准则 2）用压缩图像的均方信噪比：如果把压缩后恢复的图像表示成原图像和噪声的叠加，即 ： 7.1.5 保真度准则 1.客观保真度准则 3）用f(x,y)的峰值平方与均方噪声之比的均方根，来代替均方根信噪比，作为一种客观保真度的量度 。 7.1.5 保真度准则 2.主观保真度准则 通常，被处理的图像最终是让人进行观察，那么用人的视觉来评价图像的质量更有意义。事实上，具有相同客观保真度的不同图像，在人的视觉中可能引起不同的观察效果。