图片压缩方法ppt课件

图像熵值
6
H Pxi log2 Pxi i 1 0.4log2 0.4 0.3log2 0.3 2 0.1log2 0.1
0.06log2 0.06 0.04log2 0.04
2.14bit
平均码长 N与H接近，N H
第七章 图像压缩
7.2 基础知识 7.2.1 数据冗余
• 数据冗余旳概念
数据是用来表达信息旳。假如不同旳措施为表 达给定量旳信息使用了不同旳数据量，那么使用 较多数据量旳措施中，有些数据必然是代表了无 用旳信息，或者是反复地表达了其他数据已表达 旳信息，这就是数据冗余旳概念。
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
元素
xi
x1
x2 x3 x4
x5
x6
概率 P(xi) 0.4 0.3 0.1 0.1 0.06 0.04
编码 wi 1 00 011 0100 01010 01011
第七章 图像压缩
x1 0.4
0.4
x2 0.3
0.3
x3 0.1
0.1
x4 0.1
0.1 (0100)
x5 0.06 (01010) 0.1(0101)
例如：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 -11 8 7 -3
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
• 什么是心理视觉冗余？
这是因为眼睛对全部视觉信息感受旳敏捷度 不同。在正常视觉处理过程中多种信息旳相对主 要程度不同。 有些信息在一般旳视觉过程中与另 外某些信息相比并不那么主要，这些信息被以为 是心理视觉冗余旳，清除这些信息并不会明显降 低图像质量。
• 三种基本旳数据冗余
编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余

信源的平均码长 lavg>=H(X) ；也就是说熵是无失真
编码的下界.
如果所有 I(xk) 都是整数,且l(xk)=I(xk),可以使平均
码长等于熵.
对非等概率分布的信源,采用不等长编码其平均码
长小于等长编码的平均码长.
如果信源中各符号的出现概率相等,信源熵值达到
最大
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编码的分类
根据对象的不同，可以分为静止图像编码、活动图像
8.1 基础知识
数据与信息之间的关系：数据是信息传送的手段；相同数量的信息可
以用不同数量的数据表示；
数据压缩指减少表示给定信息量所需的数据量；
图像压缩所解决的问题是尽量减少表示数字图像时所需的数据量；
n
压缩率： C R 1
n2
相对数据冗余： R D 1 1
CR
在数字图像压缩中,可以确定三种基本的数据冗余: 编码冗余、像
息间的相关性时，是无失真代码平均长度比特数的下限。
例如
x1 , x2 , x3 , x4


X 1 1 1 1
,
,
,

2 4 8 8

N
7
H
(X
)
p

i log
2p
i
4
i
1
说明该信源编码平均码长最短情况下为7/4，不能再小，
否则就会引起错误，而平均码长比此数大许多时，就表明
先被压缩而后被解压缩的输出图像的函数时,就说这个函
数是基于客观保真度准则的.
假设 f x, y 表示输入图像，fˆx, y 表示由对输入先压缩得到的
ˆ
fˆx,的
y 误
xx

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7.图像的压缩模型
图像预处理
图像信息源
图像信源 编码
信道编码
调制
信道传输
解调
信道解码
图像信源 解码
显示图像
二.DCT变换与量化
K-L变换 离散傅里叶变换 常见频 域变换 沃尔什-哈达玛变换 离散余弦变换（DCT）
小波变换
DCT变换后系数均为实数，且低频系数集中在矩阵的左 上角，高频系数分布在右下角，广泛应用于图像压缩。
– 压缩率：——描述压缩算法性能
CR = n1 / n2 其中，n1是压缩前的数据量，n2是压缩后的数据量
– 相对数据冗余：
RD = 1 – 1/CR 例：CR=20; RD = 19/20
2）常见的数据冗余
在数字图像压缩中，常有3种基本的数据冗余：编码冗
余、像素间的冗余以及心理视觉冗余
• A. 统计冗余：
量 化
N*N的像素块经过DCT变换后依然为N*N的块，变换本身 没有明显的压缩作用。DCT变换必须与量化配合使用才能 得到较好的压缩效果。 可以说，图像压缩的有损压缩的部分主要来自于量化， 量过程就是将每一个DCT系数除以一个固定常数，再四舍 五入取最接近的整数。由于DCT变换已经将能量集中在块 的左上角，很多高频系数非常小，经过量化后变为零， 而剩下的系数也很大程度上缩小了动态范围，减小了编 码所需的比特数。 量化的特点： 1.对低频分量采用细量化，高频分量采用粗量化； 2.对灰度采用细量化，色度采用粗量化。
DCT变换是可逆的，经过反变换，理论上可精确还原原 有像素矩阵。但由于浮点精度问题，可能产生舍入误差。 因此，在很多场合采用经过改进的DCT整数变换，这样有 以下两个好处。 1.采用整数运算，不会有舍入误差的问题； 2.整数运算的代价比乘法要小得多，可以通过整数加减 和移位操作完成变换，有利于提高计算效率。 DCT整数变换与原DCT变换的结果有微小差异，但由此引 入的压缩效率下降的微乎其微，计算速度却得以大幅度 提高。

原算 法的难易程度，亦即完成压缩所需要的时 间与空间开销或硬件实现的复杂性。 压缩的方法主要有以下几种（见图 3.3）。
无损编码可以完全恢复原始图像而不 引入失真，它利用数据的统计特性来进行 数据压缩，解压缩后的还原图像与原始图 像完全一致。有损编码不能完全恢复原始 数据，而是利用人的视觉特性使解压缩后 的图像和原来一样。把上述方法结合起来 即为混合方法。
5、 交流系数的编码
量化AC系数的特点是1×64矢量中包含有 许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因 此使用非常简单和直观的游程长度编码 (RLE)对它们进行编码。 JPEG使用了1个 字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使 用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数 所需要的位数，跟在它后面的是量化AC系 数的数值。
JPEG编码
二、JPEG算法的主要计算步骤 JPEG压缩编码算 法的主要计算步骤如下：
（1）正向离散余弦变换（FDCT）。 （2）量化（Quantization）。 （3）Z字形编码（Zigzag Scan）。 （4）使用差分脉冲编码调制（Differential Pulse Code
3.行程长度编码
编码实例(16色bmp数据)：
5个
第一行：24 24 24 30 60 40 09 22…46…46
第二行：64 65 67 88 88 88 88 … 90 78
00 00：表示该行图像数据已结束
00 01：表示整个图像结束
00 02：用来转义后面两个字节，即表示其后的两个字 节分别表示下一个像素从当前位置开始的水平与垂直 位移
7、组成位数据流
JPEG编码的最后一个步骤是把各种标记代 码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数 据，这样做的目的是为了便于传输、存储 和译码器进行译码，这样的组织的数据通 常称为JPEG位数据流（JPEG bitstream）。