图像压缩编码方法综述 概述： 近年来, 随着数字化信息时代的到来和多媒体计算机技术的发展, 使得人 们所面对的各种数据量剧增, 数据压缩技术的研究受到人们越来越多的重视。 图像压缩编码就是在满足一定保真度和图像质量的前提下，对图像数据进行变换、编码和压缩，去除多余的数据以减少表示数字图像时需要的数据量，便于 图像的存储和传输。即以较少的数据量有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术,也称图像编码。 图像压缩编码原理： 图像数据的压缩机理来自两个方面:一是利用图像中存在大量冗余度可供压缩；二是利用人眼的视觉特性。 图像数据的冗余度又可以分为空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余 和视觉冗余几个方面。 空间冗余：在一幅图像中规则的物体和规则的背景具有很强的相关性。 时间冗余：电视图像序列中相邻两幅图像之间有较大的相关性。 结构冗余和知识冗余：图像从大面积上看常存在有纹理结构，称之为结构 冗余。 视觉冗余：人眼的视觉系统对于图像的感知是非均匀和非线性的，对图像 的变化并不都能察觉出来。 人眼的视觉特性： 亮度辨别阈值：当景物的亮度在背景亮度基础上增加很少时，人眼是辨别 不出的，只有当亮度增加到某一数值时，人眼才能感觉其亮度有变化。人眼刚 刚能察觉的亮度变化值称为亮度辨别阈值。 视觉阈值：视觉阈值是指干扰或失真刚好可以被察觉的门限值，低于它就 察觉不出来，高于它才看得出来，这是一个统计值。 空间分辨力：空间分辨力是指对一幅图像相邻像素的灰度和细节的分辨力，视觉对于不同图像内容的分辨力不同。 掩盖效应：“掩盖效应”是指人眼对图像中量化误差的敏感程度，与图像 信号变化的剧烈程度有关。 图像压缩编码的分类： 根据编码过程中是否存在信息损耗可将图像编码分为: 无损压缩：又称为可逆编码(Reversible Coding)，解压缩时可完全回复原始数据而不引起任何失真； 有损压缩：又称不可逆压缩(Non-Reversible Coding)，不能完全恢复原始数据，一定的失真换来可观的压缩比。 根据编码原理可以将图像编码分为: 熵编码：熵编码是编码过程中按熵原理不丢失任何信息的编码。熵编码基
一、霍夫曼编码(Huffman Codes) 最佳编码定理：在变长编码中，对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码，如果码字长度严格按照符号出现概率大小的相反的顺序排列，则平均码字长度一定小于按任何其他符号顺序排列方式的平均码字长度。 霍夫曼编码已被证明具有最优变长码性质，平均码长最短，接近熵值。 霍夫曼编码步骤：设信源X 有m 个符号(消息)??????=m m p x p p x x X ΛΛ2121 ， 1. 1. 把信源X 中的消息按概率从大到小顺序排列， 2. 2. 把最后两个出现概率最小的消息合并成一个消息,从而使信源的消息数减少，并同时再按信源符号（消息）出现的概率从大到小排列； 3. 3. 重复上述2步骤,直到信源最后为??????=o o o o o p p x x X 212 1为止； 4. 4. 将被合并的消息分别赋予1和0，并对最后的两个消息也相应的赋予1和0； 通过上述步骤就可构成最优变长码(Huffman Codes)。 例： 110005.0010010.000015.01120.00125.01025.065 4 3 2 1 x x x x x x P X i 码字编码过程 则平均码长、平均信息量、编码效率、冗余度为分别为：
% 2% 9842 .2)05.0log 05.01.0log 1.015.0log 15.02.0log 2.025.0log 25.02(45 .205.041.0415.0320.0225.022===?+?+?+?+??-==?+?+?+?+??=Rd H N η 二 预测编码（Predictive encoding ） 在各类编码方法中，预测编码是比较易于实现的，如微分（差分）脉冲编码调制（DPCM ）方法。在这种方法中，每一个象素灰度值，用先前扫描过的象素灰度值去减，求出他们的差值，此差值称为预测误差，预测误差被量化和编码与传送。接收端再将此差值与预测值相加，重建原始图像象素信号。由于量化和传送的仅是误差信号，根据一般扫描图像信号在空间及时间邻域内个象素的相关性，预测误差分布更加集中，即熵值比原来图象小，可用较少的单位象素比特率进行编码，使得图象数据得以压缩。 当输入图象信号是模拟信号时，“量化”过程中的信息损失不可避免的。 预测器预测值 ∑-=-=111 ?N i N i X Q X 其中 i Q 应适当选择使预测误差最小，即使 N N N X X e ?-=最小。 然后，非均匀量化此预测误差 N e ，就能产生最小均方误差的最佳 N e ˊ，经编码后发送。接收端解码得到的 N e 加上预测值就能再现 N X ，它与原始图象的存在误差为 'N N N X X g -=。
图像压缩编码实验报告 一、实验目的 1.了解有关数字图像压缩的基本概念，了解几种常用的图像压缩编码方式； 2.进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义； 3.掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法； 4.对重建图像的质量进行评价。 二、实验原理 1、图像压缩基本概念及原理 图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类： （1）无损压缩编码种类 哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。（2）有损压缩编码种类 预测编码，DPCM，运动补偿； 频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码； 空间域方法：统计分块编码； 模型方法：分形编码，模型基编码； 基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化； （3）混合编码 JBIG，H.261，JPEG，MPEG等技术标准。 2、JPEG 压缩编码原理 JPEG是一个应用广泛的静态图像数据压缩标准，其中包含两种压缩算法(DCT和DPCM)，并考虑了人眼的视觉特性，在量化和无损压缩编码方面综合权衡，达到较大的压缩比(25:1以上)。JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。其中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式，又称为基本系统。JPEG 的压缩编码大致分
图像压缩编码的方法概述摘要：在图像压缩的领域，存在各种各样的压缩方法。不 同的压缩编码方法在压缩比、压缩速度等方面各不相同。本文从压缩方法分类、压缩原理等方面分析了人工神经网络压缩、正交变换等压缩编码方法的实现与效果。 关键词：图像压缩；编码；方法 图像压缩编码一般可以大致分为三个步骤。输入的原始图像首先需要经过映射变换，之后还需经过量化器以及熵编码器的处理最终成为码流输出。 一、图像压缩方法的分类 1.按照原始信息和压缩解码后的信息的相近程度分为以下两类：（1）无失真编码又称无损编码。它要求经过编解码处理后恢复出的图像和原图完全一样，编码过程不丢失任何信息。如果对已量化的信号进行编码，必须注意到量化所产生的失真是不可逆的。所以我们这里所说的无失真是对已量化的信号而言的。特点在于信息无失真，但压缩比有限。（2）限失真编码中会损失部分信息，但此种方法以忽略人的视觉不敏感的次要信息的方法来得到高的压缩比。图像的失真怎么度量，至今没有一个很好的评判标准。在由人眼主观判读的情况下，唯有人眼是对图像质量的最有利评判者。但是人眼视觉机理到现在为止仍为被完全掌握，所以我们很难得到一个和主观评价十分相符的客观标准。目前用的最多的仍是均方误差。这个失真度量标准并不好，之所以广泛应用，是因为方便。
2.按照图像压缩的方法原理可分为以下三类：（1）在图像编码过程中映射变换模块所做的工作是对编码图像进行预测，之后将预测差输出供量化编码，而在接受端将量化的预测差与预测值相加以恢复原图，则这种编码方法称为预测编码。预测编码中，我们只对新的信息进行编码。并且是利用去除邻近像素之间的相关性和冗余性的方法来达到压缩的目的。（2）若压缩编码中的映射变换模块用某种形式的正交变换来代替，则我们把这种方式的编码方法称为变换编码。在变换编码中常用的变换方法有很多，我们主要用到的有离散余弦变换（DCT），离散傅立叶变换（DFT）和离散小波变换（DWT）等。（3）混合编码，LZW算法以及近些年来的一些新的压缩编码方法，最主要的有分形编码算法、小波变换压缩算法、基于模型的压缩算法等。 3.按照压缩对象来分，我们可将图像压缩方法分为静止图像压缩和运动图像压缩。它们所采用的压缩编码标准有所不同，对于静止图像压缩而言，采用的是JPEG、JPEG2000标准；而对运动的图像进行压缩时，我们则采用的是、、、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。 二、常用的图像压缩方法 图像压缩方法至研究开始至今，已经有将近70年的发展了，随着科技的不断发展和人们越来越高的期望和要求，使得图像压缩技术也在不断的发展着，不断的进步着，各种各样的方法层出不穷，争对不同的要求我们可以选择不同的方法对图像进行压缩，以达到
p p o ? 一、霍夫曼编码(Huffman Codes) 最佳编码定理：在变长编码中，对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码，如果码字长度严格按照符号出现概率大小的相反的顺序排列，则平均码字长度一定小于按任何其他符号顺序排列方式的平均码字长度。 霍夫曼编码已被证明具有最优变长码性质，平均码长最短，接近熵值。 X = ? x 1 x 2 x m ? ? p p p ? 霍夫曼编码步骤：设信源 X 有m 个符号(消息) ? 1 2 m ? ， 1. 1. 把信源 X 中的消息按概率从大到小顺序排列， 2. 2. 把最后两个出现概率最小的消息合并成一个消息,从而使信源的消息数减少，并同时再按信源符号（消息）出现的概率从大到小排列； ? x o x o ? 3. 3. 重复上述 2 步骤,直到信源最后为 X o = ? 1 1 2 ? 2 ? 为止； 4. 4. 将被合并的消息分别赋予 1 和 0，并对最后的两个消息也相应的赋予 1 和 0； 通过上述步骤就可构成最优变长码(Huffman Codes)。 例： X P i 码字编码过程 x 1 0.25 10 x 2 0.25 01 x 3 0.20 11 x 4 0.15 000 x 5 0.10 0100 x 6 0.05 1100 则平均码长、平均信息量、编码效率、冗余度为分别为： N = 2 ? 2 ? 0.25 + 2 ? 0.20 + 3? 0.15 + 4 ? 0.1+ 4 ? 0.05 = 2.45 H = -(2 ? 0.25?log 0.25 + 0.2 ?log 0.2 + 0.15?log 0.15 + 0.1?log 0.1+ 0.05?log 0.05) = 2.42 = 98% Rd = 2% o
小波变换在图像压缩中的应用 学院精密仪器与光电子工程学院 专业光学工程 年级2014级 学号1014202009 姓名孙学斌
一、图像压缩编码 数字图像 图像是自然界景物的客观反映。自然界的图像无论在亮度、色彩，还是空间分布上都是以模拟函数的形式出现的，无法采用数字计算机进行处理、传输和存储。 在数字图像领域，将图像看成是由许多大小相同、形状一致的像素(Picture Element简称Pixel组成)用二维矩阵表示。图像的数字化包括取样和量化两个主要步骤。在空间将连续坐标离散化的过程为取样，而进一步将图像的幅度值整数化的过程称为量化。 图像编码技术 数据压缩就是以较少的数据量表示信源以原始形式所代表的信息，其目的在于节省存储空间、传输时间、信号频带或发送能量等。其组成系统如图所示。 过程应尽量保证去除冗余量而不会减少或较少减少信息量，即压缩后的数据要能够完全或在一定的容差内近似恢复。完全恢复被压缩信源信息的方法称为无损压缩或无失真压缩，近似恢复的方法称为有损压缩或有失真压缩。 图像压缩编码的必要性与可行性 1．图像压缩编码的必要性 采用数字技术会使信号处理技术性能大为提高，但其数据量的增加也是十分惊人的。图像数据更是多媒体、网络通信等技术重点研究的压缩对象。不加压缩的图像数据是计算机的处理速度、通信信道的容量等所无法承受的。 如果将上述的图像信号压缩几倍、十几倍、甚至上百倍，将十分有利于图像的存储和传输。可见，在现有硬件设施条件下，对图像信号本身进行压缩是解决上述矛盾的主要出路。 2．图像压缩编码的可能性 图像数据量大，同时冗余数据也是客观存在的。在有些图像中可压缩的可能性很大。一般图像中存在着以下数据冗余因素。 (1)编码冗余 编码冗余也称信息熵冗余。去除信源编码中的冗余量可以在对信息无损的前提下减少代表信息的数据量。对图像进行编码时，要建立表达图像信息的一系列符号码本。如果码本不能使每个像素所需的平均比特数最小，则说明存在编码冗余，就存在压缩的可能性。 (2)空间冗余
实验项目3、图像压缩与编码 一、实验目的 （1）理解图像压缩编码的基本原理； （2）掌握用程序代码实现DCT变换编码； （3）掌握用程序代码实现游程编码。 二、实验原理及知识点 1、图像压缩编码 图像信号经过数字化后，数据量相当大，很难直接进行保存。为了提高信道利用率和在有限的信道容量下传输更多的图像信息，必须对图像进行压缩编码。 图像压缩技术标准一般可分为如下几种：JPEG压缩（JPEG Compression）、JPEG 2000 、H.26X标准（H.26X standards）以及MPEG标准（MPEG standards）。数字压缩技术的性能指标包括：压缩比、平均码字长度、编码效率、冗余度。 从信息论角度分，可以将图像的压缩编码方法分为无失真压缩编码和有限失真编码。前者主要包括Huffman编码、算术编码和游程编码；后者主要包括预测编码、变换编码和矢量量化编码以及运动检测和运动补偿技术。 图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量的条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量，在信息论中称为信源编码。图像压缩是通过删除图像数据中冗余的或者不必要的部分来减小图像数据量的技术，压缩过程就是编码过程，解压缩过程就是解码过程。 2、游程编码 某些图像特别是计算机生成的图像往往包含许多颜色相同的块，在这些块中，许多连续的扫描行或者同一扫描行上有许多连续的像素都具有相同的颜色值。在这些情况下就不需要存储每一个像素的颜色值，而是仅仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像素数目，将这种编码方法称为游程（或行程）编码，连续的具有相同颜色值的所有像素构成一个行程。 在对图像数据进行编码时，沿一定方向排列的具有相同灰度值的像素可看成是连续符号，用字串代替这些连续符号，可大幅度减少数据量。游程编码记录方式有两种：①逐行记录每个游程的终点列号：②逐行记录每个游程的长度 3、DCT变换编码 变换编码是在变换域进行图像压缩的一种技术。图1显示了一个典型的变换编码系统。 压缩 图像输入图 像N×N 图1 变换编码系统 在变换编码系统中，如果正变换采用DCT变换就称为DCT变换（离散余弦变换）编码系统。DCT用于把一幅图像映射为一组变换系数，然后对系数进行量化和编码。对于大多数的正常图像来说，多数系数具有较小的数值且可以被粗略地量化（或者完全抛弃），而产生的图像失真较小。
一、选择题 1．下列________图像文件格式大量用于扫描仪和桌面出版。 A．BMP B．TIF C．GIF D．JPEG 2．若计算机中连续2个字节内容的十六进制形式为34和51，则它们不可能是________。 A．2个西文字符的ASCII码 B．1个汉字的机内码 C．1个16位整数 D．一条指令 3．下面关于图像的叙述中错误的是________。 A．图像的压缩方法很多，但是一台计算机只能选用一种 B．图像的扫描过程指将画面分成m×n个网格，形成m×n个取样点 C．分色是将彩色图像取样点的颜色分解成三个基色 D．取样是测量每个取样点每个分量（基色）的亮度值 4．使用16位二进制编码表示声音与使用8位二进制编码表示声音的效果不同，前者比后者________。 A．噪音小，保真度低，音质差 B．噪音小，保真度高，音质好 C．噪音大，保真度高，音质好 D．噪音大，保真度低，音质差 5．下列关于计算机合成图像（计算机图形）的应用中，错误的是________。 A．可以用来设计电路图 B．可以用来生成天气图 C．计算机只能生成实际存在的具体景物的图像 D．可以制作计算机动画 6．下列汉字输入方法中，属于自动识别输入的是________。 A．把印刷体汉字使用扫描仪输入，并通过软件转换为机内码形式 B．键盘输入 C．语音输入 D．联机手写输入 7．一个字符的标准ASCII码由________位二进制数组成。 A．7 B．1 C．8 D．16 8．把模拟的声音信号转换为数字形式有很多优点，以下不属于其优点的是________。 A．数字声音能进行数据压缩，传输时抗干扰能力强 B．数字声音易与其他媒体相互结合（集成） C．数字形式存储的声音复制时没有失真 D．波形声音经过数字化处理后，其数据量会变小 9．某显示器的最高分辩率为1024*1024，可显示的不同颜色的总数为65536种，则显示存储器中用于存储图像的存储容量是________。 A．0．5MB B．2MB C．1MB D．16MB 10．汉字的键盘输入方案数以百计，能被用户广泛接受的编码方案应________。 A．必须易学易记 B．可输入字数多 C．易学易记，效率要高 D．重码要少，效率要高 11．超文本（超媒体）由许多节点组成，下面关于节点的叙述中错误的是________。 A．节点可以是文字，也可以是图片 B．把节点互相联系起来的是超链 C．超链的起点只能是节点中的某个句子 D．超链的目的地可以是一段声音或视频
Discussion on Wavelet B ases Selection for Digital Image Compression H AN Fang2f ang,XU Shuang,ZHENG De2zhong (College o f Electric Engineering,Yanshan Univer sity,Qinhuangdao Hebei066004,China) Abstract: This paper studies the selection of optimal wavelet bases.The merits of biorthog onal spline wavelets are dis2 cussed and dem onstrated.C ontinuity of spline derivatives assures wavelets sm ooth and symmetry of biorthog onal wavelets makes the filters have linear phase.Those features can reduce distortion and guarantee the reconstructed images quality. K ey w ords: Optimal wavelet bases;Image com pression;S pline wavelets;Biorthog onal wavelets 关于数字图像压缩中小波基选择问题的探讨① 韩芳芳,徐 爽,郑德忠 (燕山大学,电气工程学院,河北 秦皇岛 066004) 摘要:针对数字图像压缩编码中最优小波基的选择问题,论证了双正交样条小波基的优点,并对其进行了推导。样条小波的导数连续性保证了小波基的光滑性,双正交对偶小波的对称性使得滤波器具有线性相位,可减小失真,保证重构图像的质量。 关键词:最优小波基;图像压缩;样条小波;双正交小波 中图分类号:T N919 文献标识码:A 文章编号:1004-1699(2004)01-0154-04 图像是人类感知信息的重要途径之一。然而图像经过采样及量化编码后数据量巨大,给传输与存储带来很多困难,因而需要对图像数据进行有效的压缩。在F ourier分析基础上发展起来的小波分析,提供了一种自适应的时域和频域同时局部化的分析方法,通过伸缩和平移等运算功能进行多尺度细化分析,能够有效地从信号中提取信息。小波分析用于数字图像压缩,压缩比高,压缩速度快,压缩后信号与图像的特征不变,且在传递过程中可以抗干扰。因此小波分析成为数字图像处理及压缩编码的有力工具。 如何选择最优小波基是图像压缩编码中所面临的一个棘手问题。对于图像信号而言,一方面要对巨大的数据量进行有效压缩,另一方面,要保持重建图像的质量满足视觉要求。小波基的选择存在一些标准,如平滑性、逼近精度、支撑大小和滤波频率等,如何最佳的组合这些特征是一个难点所在。 1 小波基的选择问题 如何最合理、快速的选择小波基,目前这方面的研究并无定论。在小波基的选择中,一般较为看重以下几方面: 平滑性与消失矩。消失矩表明了小波变换后的能量集中程度,消失矩阶数很大时,精细尺度下的高频部分数值有许多是小得可以忽略的(奇异点除外)[1]。从重构图像质量角度而言,平滑性的影响要 2004年3月 传 感 技 术 学 报 第1期 ①收稿日期:2003211210 作者简介:韩芳芳(1978-)女,硕士研究生,主要研究方向为视频信号压缩编码; 徐 爽(1978-)女,硕士研究生,主要研究方向为信号处理与语音编码; 郑德忠(1952-)男,教授,博士生导师,河北省人工智能学会副理事长,中国电子协会高级会员,主要从事信号 处理和先进控制等方面的研究工作,已在国内外发表论文50余篇。qhdzdz@https://www.doczj.com/doc/7612678843.html,.
语音编码和图像编码的分类及特点 一、语音编码 一般而言，语音编码分三大类：波形编码、参数编码及混合编码。 <1>、波形编码 波形编码将时域模拟话音的波形信号进过采样、量化和编码形成数字语音信号，是将语音信号作为一般的波形信号来处理，力图使重建的波形保持原语音信号的波形形状。具有适应能力强、合成质量高的优点。但所需编码速率较高，通常在16KB/S以上，并且编码质量随着编码速率的降低显著下降，且占用的较高的带宽。 波形编码又可以分为时域上和频域上的波形编码，频域上有子带编码和自适应变换域编码，时域上PCM、DPCM、ADPCM、APC和?M增量调制等。 ①、子带编码 它首先用一组带通滤波器将输入信号按频谱分开，然后让每路子信号通过各自的自适应PCM编码器（ADPCM）编码，经过分接和解码再复合成原始信号。 特点：1、每个子带独立自适应，可按每个子带的能量调节量化阶；2、可根据各个子带对听觉的作用大小共设计最佳的比特数；3、量化噪声都限制在子带内某一频带的量化噪声串到另一频带中去。 ②、自适应变换域编码 利用正交变换将信号有时域变换到另外的一个域，使变换域系数密集化，从而使信号相邻样本间冗余度得到降低。 特点：对变换域系数进行量化编码，可以降低数码率。 ③、PCM（Pulse-code modulation），脉冲编码调制 对连续变化的模拟信号进行进行抽样、量化和编码产生。 特点是保真度高，解码速度快，缺点是编码后的数据量大。 ④、DPCM(Differential Pulse Code Modulation)差分脉冲编码调制 是对模拟信号幅度抽样的差值进行量化编码的调制方式，是用已经过去的抽样值来预测当前的抽样值，对它们的差值进行编码。 特点：对于有些信号瞬时斜率比较大，很容易引起过载；而且瞬时斜率较大的信号也没有像话音信号那种音节特性，因而也不能采用像音节压扩那样的方法，只能采用瞬时压扩的方法；传输的比特率要比PCM低；一个典型的缺点就是易受到传输线路上噪声的干扰。 ⑤、ADPCM（adaptive differential pulse code modulation），自适应差分脉冲编码调制 是DPCM的扩展，区别在于较DPCM在实现上预测器和量化器会随着相关的参数自适应的变化，达到较好的编码效果。 特点：优点在算法复杂度低，压缩比小，编解码延时最短，压缩/解压缩算法非常的简单,低空间消耗。缺点是声音的质量一般。 ⑥、?M增量调制 只保留每一信号样值与其预测值之差的符号，并用一位二进制数编码的差分脉冲编码调制。 特点：1、电路简单，而脉码调制编码器需要较多逻辑电路；2、数据率低于
第九章图像的编码技术 3.1 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 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。 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。 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。 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=bit 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 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。
图像通信系统模型 3.2 数据冗余的概念
3.4 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。 3.5 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。
图像压缩编码的方法概述 摘要：在图像压缩的领域，存在各种各样的压缩方法。不同的压缩编码方法在压缩比、压缩速度等方面各不相同。本文从压缩方法分类、压缩原理等方面分析了人工神经网络压缩、正交变换等压缩编码方法的实现与效果。 关键词：图像压缩；编码；方法 图像压缩编码一般可以大致分为三个步骤。输入的原始图像首先需要经过映射变换，之后还需经过量化器以及熵编码器的处理最终成为码流输出。 一、图像压缩方法的分类 1.按照原始信息和压缩解码后的信息的相近程度分为 以下两类：（1）无失真编码又称无损编码。它要求经过编解码处理后恢复出的图像和原图完全一样，编码过程不丢失任何信息。如果对已量化的信号进行编码，必须注意到量化所产生的失真是不可逆的。所以我们这里所说的无失真是对已量化的信号而言的。特点在于信息无失真，但压缩比有限。（2）限失真编码中会损失部分信息，但此种方法以忽略人的视觉不敏感的次要信息的方法来得到高的压缩比。图像的失真怎么度量，至今没有一个很好的评判标准。在由人眼主观判读的情况下，唯有人眼是对图像质量的最有利评判者。
但是人眼视觉机理到现在为止仍为被完全掌握，所以我们很难得到一个和主观评价十分相符的客观标准。目前用的最多的仍是均方误差。这个失真度量标准并不好，之所以广泛应用，是因为方便。 2.按照图像压缩的方法原理可分为以下三类：（1）在图像编码过程中映射变换模块所做的工作是对编码图像进行 预测，之后将预测差输出供量化编码，而在接受端将量化的预测差与预测值相加以恢复原图，则这种编码方法称为预测编码。预测编码中，我们只对新的信息进行编码。并且是利用去除邻近像素之间的相关性和冗余性的方法来达到压缩 的目的。（2）若压缩编码中的映射变换模块用某种形式的正交变换来代替，则我们把这种方式的编码方法称为变换编码。在变换编码中常用的变换方法有很多，我们主要用到的有离散余弦变换（DCT），离散傅立叶变换（DFT）和离散小波变 换（DWT）等。（3）混合编码，LZW算法以及近些年来的一些新的压缩编码方法，最主要的有分形编码算法、小波变换压缩算法、基于模型的压缩算法等。 3.按照压缩对象来分，我们可将图像压缩方法分为静止图像压缩和运动图像压缩。它们所采用的压缩编码标准有所不同，对于静止图像压缩而言，采用的是JPEG、JPEG2000 标准；而对运动的图像进行压缩时，我们则采用的是H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。
第三章单选题 1. 以下文件格式中不是视频文件格式的是_____C_______。 A. MOV B. A VI C. JPG D. MPG 2. 多媒体计算机在对声音信息进行处理时，必须配置的设备是_____C_____。 A. 扫描仪 B. 彩色打印机 C. 音频卡 D. 数码相机 3.以下____A______文件是视频影像文件。 A. MPG B. MP3 C. MID D. GIF 4.两分钟双声道，16位采样位数，22.05khz采样频率声音的不压缩的数据量是 ______B________。 A. 5.29MB B. 10.09MB C. 21.16MB D. 88.2MB 5.立体声双声道采样频率为44.1kHz，量化位数为8位，一分钟这样的音乐所需要的存储量可按______C______公式计算。 A. 44.1×1000×16×2×60/8字节 B. 44.1×1000×8×2×60/16字节 C. 44.1×1000×8×2×60/8字节 D. D.44.1×1000×16×2×60/16字节 6. 下列各项中不是多媒体设备的是____B____。 A. 光盘驱动器 B. 鼠标 C. 声霸卡 D. 图像解压卡 7. 以下有关Windows下标准格式A VI文件叙述正确的是______C_______。 A. A VI文件采用音频-视频交错视频无损压缩技术 B. 将视频信息与音频信息混合交错地存储在同一文件中 C. 较好地解决了音频信息与视频信息同步的问题 D. 较好地解决了音频信息与视频信息异步的问题 8. JPEG格式是一种______A_______。 A. 能以很高压缩比来保存图像而图像质量损失不多的有损压缩方式 B. 不可选择压缩比例的有损压缩方式 C. 有损压缩方式，因此不支持24位真彩色 D. 可缩放的动态图像压缩格式 9. _____B_____是流媒体技术的基础。 A .数据传输 B. 数据压缩 C. 数据存储 D. 数据运算 10. 位图文件的扩展名为_____D______。 A. TIFF B. CX C. PSD D. BMP 11. 在音频处理中，人耳所能听见的最高声频大约可设定为22KHZ。所以，对音 频的最高标准采样频率应取22KHZ的______D______倍。 A. 0.5 B. 1 C. 1.5 D. 2 12. 在Windows 中，录音机录制的声音文件的扩展名是____B_____。 A. MID B. WA V C. A VI D. HTM 13. 游程编码（RLE）压缩方式是______B_______。 A. 一种有损压缩的方式 B. 包括PCX和BMP在内的许多流行的图像文件格式都使用了这种压缩方法 C. JPEG格式主要采用的压缩方式 D. 一种总能使图像文件压缩后文件长度变小的压缩方式 14. A/D转换器的功能是将____B______。
第五章测验(金陵学院) 一、判断 1. GIF格式图像可形成动画效果，因而在网页制作中大量使用。( ) 2. JPEG图像压缩比是用户可以控制的。压缩比越高，图像质量越好。( ) 3. 超文本中的超链可以指向文字，也可以指向图形、图像、声音或动画节点。( ) 4. GB2312国标字符集由三部分组成：第一部分是字母、数字和各种符号；第二部分为一级常用汉字；第三部分为二级常用汉字。( ) 5. 图像数据压缩，即使是无损压缩，重建的图像与原始图像也还有一定误差。( ) 6. 在一个字节中存放一个ASCII字符，该字节最高位为0。( ) 7. GB2312共有10000多个不同的汉字符号。( ) 8. GBK字符集兼容GB2312字符集，但字符数量增多。( ) 9. GBK字符集不包括繁体字。( ) 10. USC-2采用双字节编码。( ) 11. UCS与GB2312不兼容。( ) 12. GB18030-2000兼容GB2312、GBK。( ) 13. 汉字键盘输入编码没有区位码直接输入法，因此，汉字不可以用区位码直接输入。( ) 14. 超文本是一种线性网状结构。( ) 15. Windows中的“帮助”文件是一种超文本。( ) 16. PDF格式文本是电子出版领域事实上的标准。( ) 17. 字符形状描述分为点阵描述和轮廓描述。( ) 18. TrueType字库采用的就是轮廓描述方法。( ) 19. PhotoShop是一种流行的图形处理工具。( ) 20. DVD使用的是MPEG-2标准。( ) 21. MP3 与MIDI 均是常用的数字化记录或者表示音乐，一般情况下，用它们表示或记录同一首电子琴乐曲时，前者的质量比后者好。( ) 22. MP3 与MIDI均是常用的数字化记录或者表示音乐，一般情况下，用它们表示或记录同 一首电子琴乐曲时，前者的数据量比后者大得 多。( ) 23. 视频信号的数字化比声音的数字化要复杂的多，每处理一帧画面都要花费若干秒。( ) 24. 在Windows平台上使用的AVl文件中存放的是未压缩的音视频数据。( ) 25. 我国有些城市刚刚开通了数字电视服务，目前所有电视机还不能直接收看数字电视的节目，但可用机顶盒解码，再收看。( ) 26. 几乎所有支持丰富格式文本的文本处理软件都能处理RTF格式的文档。( ) 27. 汉字的UCS／Unicode编码与GB2312-80、GBK标准以及GBl8030标准都兼容。( ) 28. 我国发布使用的汉字编码有多种，无论选用哪一种标准，每个汉字均用2字节编码。( ) 二、单选 1. 使用GB2312的操作系统中，设某汉字的区位码为3040，则其机内码为_____。
存档编号 North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计 题目遥感图像的压缩与解码 学院资源与环境学院 专业地理信息系统 姓名李松青 学号201101014 指导教师许德合 完成时间2015.05
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目录 摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................. I I 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 选题目的及意义 (2) 1.4 研究内容及技术路线 (3) 1.4.1 研究内容 (3) 1.4.2 技术路线 (3) 第二章遥感图像数据结构 (4) 第三章遥感图像压缩编码 (7) 3.1 游程长度编码 (9) 3.1.1 游程长度编码原理 (9) 3.1.2 游程长度编码模型 (9) 3.1.3 游程长度编码的实现过程 (10) 3.1.4 分析与评价 (15) 3.2 块式编码 (16) 3.2.1 块式编码原理 (16) 3.2.2 块式编码模型 (16) 3.2.3 块式编码的实现过程 (17) 3.2.4 分析与评价 (21) 3.3 四叉树编码 (22) 3.3.1 四叉树编码原理 (22)
图像压缩与编码习题 1.设某一幅图像共有8个灰度级，各灰度级出现的概率分别为 P1=0.50 P2=0.01 P3=0.03 P4=0.05 P5=0.05 P6=0.07 P7=0.19 P8=0.10 试对此图像进行Huffman 编码和费诺编码。并比较两种编码方式的效率 解：1）Huffman 编码 灰度级 概率 第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 第六步 P1 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0 P7 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 0.31 0 0.50 1 P8 0.10 0.10 0.10 0.12 0.19 0 0.19 1 P6 0.07 0.07 0.09 0.10 0 0.12 1 P4 0.05 0.05 0.07 0 0.09 1 P5 0.05 0.05 0 0.05 1 P3 0.03 0 0.04 1 P2 0.01 1 P1=0 P7=11 P8=1000 P6=1010 P4=1011 P5=10010 P3=100110 P2=100111 2）费诺编码 P1=0 P7=100 P8=101 P6=1100 P4=1101 P5=1110 P3=11110 P2=11111 输入 概率 P1 0.50 0 P7 0.19 1 0 0 P8 0.10 1 P6 0.07 1 0 P4 0.05 1 P5 0.05 1 0 P3 0.03 1 P2 0.01 1
3）比较编码效率 P Huffman 编码 码长 费曼编码 码长 0.50 0 1 0 1 0.01 100111 6 11111 5 0.03 100110 6 11110 5 0.05 10011 5 1101 4 0.05 10010 5 1110 4 0.07 1010 4 1100 4 0.19 11 2 100 3 0.10 1000 4 101 3 平均码长 2.3 2.25 费曼编码的效率更高 2.设有一幅8×8图像，其灰度分布级如图 1）对该图像进行Huffman 编码，并计算编码效率和压缩比 2）对该图像的差分图像进行Huffman 编码，并计算编码效率和压缩比 3）比较（1）,（2）的结果 解：1）原始图像Huffman 编码 S 0 4 5 6 7 P 1/8 31/64 1/4 7/64 1/32 ??? ??+?++?+?-=321log 321647log 64741log 416431log 643181log 8 1 )(22222s H H （s ）=1.887 44444440 4555554045666540 4567654045676540 455555404444444044444440