第10讲 图像编码技术1PPT.ppt

; 动机/原因：表达数字图象所需数据量通常很大 图像编码： 采用对图象的新的表达方法以减小所需的数据量 数据和信息：数据是信息的载体 对给定量的信息可用不同的数据量来表示 对给定量的信息，设法减少表达这些信息的 数据量称为数据压缩 图象压缩（编码）和图象解压缩（解码） ;图象压缩方法的分类 ： 信息保存型： 在压缩和解压缩过程中没有信息损失 压缩率一般在2 ~ 10之间 信息损失型： 常能取得较高的压缩率（几十~几百） 压缩后并不能经解压缩恢复原状 准无损（near-lossless）： ;基础 图像压缩模型 图像压缩标准 ;数据冗余 编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余 保真度准则 图像编码模型 信息论简介 无失真编码定理; 相对数据冗余 压缩率： CR 在开区间 (0, ?) 中取值 n1和n2代表2个数据集合中的信息载体单位的个数 数据冗余可定量描述，相对冗余： ; 数据冗余类别 (1) 像素间冗余 空间冗余，几何冗余 (2) 编码冗余 与灰度分布的概率特性有关 (3) 心理视觉冗余 与主观感觉有关 减少/消除其中的一种/多种冗余，就能取得数据压缩的效果 ;图（e）和（f）显示了沿每幅图像的某条线计算得到的各自的相关系数。这些系数按下式计算：; 像素间冗余 直接与象素间相关性联系 ; 编码冗余 编码：需建立码本来表达数据 码本：用来表达一定量的信息或一组事件所 需的一系列符号（如字母、数字等） 码字：对每个信息或事件所赋的码符号序列 码字的长度（字长）： 每个码字里的符号个数; 编码冗余 图象中灰度出现的概率 不同灰度出现的概率不同 平均比特数 用较少的比特数表示出现概率较大的灰度级 用较多的比特数表示出现概率较小的灰度级;编码冗余;根据压缩比公式3/2.7=1.11。因此使用编码1大约有10%的数据是冗余的。冗余水平;人眼对所有视觉信息感受的灵敏度不同.在正常的视觉处理过程中各种信息的相对重要程度不同,那些不十分重要的信息称为心理冗余.; 图象保真度 信息保存型/信息损失型 描述解码图象相对于原始图象的偏离程度 对信息损失的测度 主观???真度准则 主观测量图象的质量，因人而异，应用不方便 客观保真度准则 用编码输入图与解码输出图的某个确定函数表示损失的信息量， 便于计算或测量; 1. 客观保真度准则 点误差 图误差 均方根误差 均方信噪比; 客观保真度准则 （归一化）信噪比：令 单位：分贝（dB） 峰值信噪比; 主观保真度准则 观察者对图象综合评价的平均 电视图象质量评价尺度 ;一个图像压缩系统包括两个结构块：编码器和解码器。 编码器由一个消除输了冗余的信源编码器和一个用于增强信源编码输出的噪声抗扰性的信道编码器构成。 解码器由一个信源解码器和一个信道解码器构成。 如果输出图像是输入图像的准确复制，则称为无损压缩，否则为有损压缩。 ;信源编码器和信源解码器;信道编码器和信道解码器; 1、信息量 概率为P(E)的随机事件 E 的信息量 I(E )称为E的自信息（随概率增加而减少） 特例：P(E ) = 1（即事件总发生），那么I(E ) = 0 信息的单位：比特（log以2为底） 1个比特：即2个相等可能性的事件之一发生; 2、信息系统 信源通过信道与信宿（即信息用户）连通以传递自信息 信源符号集：A = {a1, a2, …, aJ} 概率矢量：u = [P(a1) P(a2) … P(aJ )]T 用(A, u)可以完全描述信源;平均信息 产生单个信源符号的自信息：I(aj) = –logP(aj) 产生k个信源符号，符号aj平均来说将产生kP(aj)次 信源平均信息（熵entropy，不确定性） 定义了观察到单个信源符号输出时所获得的平均信息量 ;二元信源的熵; 信道信息 信源的输出是一个离散随机变量 信道的输出也是一个离散随机变量 信道符号集：B = {b1, b2, …, bK} 概率矢量：v = [P(b1) P(b2) … P(bK)]T 用(B, v)可以完全描述信道输出和用户 接受到的信息 ; 香农第一定理 确定每信源符号可达到的最小平均码字长度 信息传输系统 如果信道和传输系统都没有误差，传输系统的主要功能就是尽可能紧凑地表达信源（数据压缩） ; 块信源符号集：A = {a1, a2, …, aJn} P(a i) = P(aj1) P(aj2) … P(ajn) 概率矢量：u = [P(a1) P(a2) … P(aJn)]T 信源熵： 产生块随机变量的（零记