数字图像处理图像编码.pptx
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1、3 LZW编码例子:编码例子:第1页/共43页7.3.2 LZW编码 压缩的结果,除了压缩图像外,不需要传输压缩过程中形成的字典,而在解压缩时,临时恢复这个字典。第2页/共43页 1.预测编码的基本思想 通过仅提取每个像素中的新信息,并对它们编码来消除像素间的冗余。一个像素的新信息定义为该像素的当前值与预测值的差。正是由于像素间有相关性,所以才使预测成为可能。7.3.4 无损预测编码第3页/共43页 fn2.无损预测编码 无损预测编解码系统预测器最接近的整数+-符号编码压缩图像en输入图像fn预测器符号解码+压缩图像en解压缩图像fn fn解码编码第4页/共43页7.3.4 无损预测编码第5页
2、/共43页7.3.4 无损预测编码第6页/共43页1.有损压缩概述:有损压缩是:牺牲图像复原的准确度以换取压缩能力的增加。如果产生的失真可以容忍,则压缩能力的增加是有效的。有损压缩方法的压缩比:在图像压缩比大于30:1时,仍然能够重构图像。在图像压缩比为10:1到20:1时,重构图像与原图几乎没有差别。无损压缩的压缩比很少有能超过3:1的。有损压缩和无损压缩的根本差别在于有没有量化模块。7.4 有损压缩第7页/共43页 有损预测编码和变换编码都是有损压缩。有损预测编码系统:直接对像素在图像空间进行操作,称为空域方法。变换编码:基于图像变换的编码方法,称为变换域(频域)方法。7.4.1 有损预测
3、编码第8页/共43页2 有损预测的基本思想 对预测误差进行量化,通过消除视觉心理冗余,达到对图像进一步压缩的目的。3 算法的演变a)无损预测压缩的基础是:原图像值fn与预测值 之间的误差en。有公式:解码与编码使用相同的预测器b)有损预测编码的演变引入量化第9页/共43页4 有损预测编码系统+符号符号编码编码预测器预测器压缩图像输入图像enfnfn+-量化器量化器编码+符号符号解码解码预测器预测器解压缩图像压缩图像 fn解码第10页/共43页7.4.1 有损预测编码 量化器插在符号编码器和预测误差产生处之间,把原来无损编码器中的整数舍入模块吸收了进来 量化器将预测误差映射到输出 中,确定了有损
4、预测编码中的压缩量和失真量 反馈环的输入是过去预测和与其对应的量化误差的函数第11页/共43页 基于图像变换的编码方法。用一个可逆的、线性的变换(如傅立叶变换),把图像映射到变换系数集合,然后对该系数集合进行量化和编码。大多数图像变换得到的系数值都很小,这些系数可以较粗地量化,或忽略不计,且仅以较小的图像失真为代价。虽然失真很小,信息仍然不能完全复原,所以还是有损压缩。7.4.2 变换编码7.4.2.1 变换编码的基本思想第12页/共43页变换编码的基本思想举例 原始图像相应的DCT系数52 5561 66 70 61 64 7363 5966 90 109 85 69 7262 5968 1
5、13 144 104 66 7363 5871 122 154 106 70 6967 6168 104 126 88 68 7079 6560 70 77 68 58 7585 7164 59 55 61 65 8387 7969 68 65 76 78 94-415-29-6225 55-20-1 3 7 -21-629 11-7 -6 6-46 8 77 -25 -30 10 7-5-50 13 35 -15 -9 6 0 3 11 -8 -13 -2 -1 1 -4 1-10 1 3 -3 -1 0 2-1-4 -1 2 -1 2-3 1-2-1 -1 -1 -2 -1-1 0-17.
6、4.2.1 变换编码的基本思想第13页/共43页变换编码系统7.4.2.2 变换编码系统输入图像(NN)正向变换正向变换量化器量化器符号符号编码器编码器构造构造n n n n的子图的子图压缩图像编码器符号符号解码器解码器逆向变换逆向变换合成合成n n n n的子图的子图压缩的图像解压图像解码器第14页/共43页 构造子图像:一幅NN图像先被分解成尺寸为n n的子图像,通过变换这些子图像,得到(N/n)2个n n的子图像变换数组。正向变换:目的是解除每个子图像内部像素之间的相关性,或将尽可能多的信息集中到尽可能少的变换系数上。量化:有选择地消除或较粗糙地量化携带信息最少的系数,因为它们对重建的子
7、图像的质量影响最小。符号编码:对量化的系数进行编码(常利用变长码)。7.4.2.2 变换编码系统第15页/共43页 变换的选择 子图尺寸的选择 位分配7.4.2.3 实现变换压缩算法的主要问题第16页/共43页 1.变换的选择可以选择的变换1)Karhunen-Loeve变换(KLT)2)离散傅立叶变换(DFT)3)离散余弦变换(DCT)4)Walsh-Hadamard变换(WHT)5)小波变换等7.4.2.3 实现变换压缩算法的主要问题第17页/共43页对变换的评价按信息封装能力排序:KLT,DCT,DFT,WHT 但KLT的基图像是数据依赖的,计算量大,因而很少使用。DFT的块效应严重。常
8、用的是DCT,已被国际标准采纳,作成芯片。其优点有:(1)基本没有块效应。(2)信息封装能力强,把最多的信息封装在最少的系数中。7.4.2.3 实现变换压缩算法的主要问题第18页/共43页7.4.2.3 实现变换压缩算法的主要问题2.子图像尺寸的选择子图像尺寸的选择有两个原则:子图的长和宽n应该是2的整数次幂,为便于降低计算复杂度。n一般选为88或1616。由实践得到:随着n的增加,块效应相应减少。NNnnnnnnnnnnnn第19页/共43页3.53.02.52.0 1.5 1.0 0.5 0 22 44 88 1616 3232均方根误差子图像尺寸FourierWalsh-Hadamard
9、Cosine变换编码重建误差与子图像尺寸的关系7.4.2.3 实现变换压缩算法的主要问题第20页/共43页1BMP图像文件格式 不进行任何压缩。2PCX图像文件格式编码形式 图像数据以压缩的方式存放,采用扫描线游程压缩编码。以重复数据为压缩对象。7.5 静态图像的一些主要数据文件压缩方式第21页/共43页3TIFF图像文件格式编码形式 TIFF不是一种采用固定压缩方法的图像存储方式,用这种方式存储的图像可能根本没有压缩,或采用了某种压缩方法。因此很难为TIFF图像文件编制一个通用的解码程序。不过TIFF文件大部分使用游程编码或使用哈夫曼编码及其变种或不压缩。4GIF图像文件格式 GIF使用LZ
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