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数字图像处理第6章_图像编码与压缩技术.

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数字图像处理实验报告 (图像编码)

数字图像处理实验报告 (图像编码)

实验三图像编码一、实验内容:用Matlab语言、C语言或C++语言编制图像处理软件，对某幅图像进行时域和频域的编码压缩。

二、实验目的和意义:1. 掌握哈夫曼编码、香农-范诺编码、行程编码2．了解图像压缩国际标准三、实验原理与主要框架:3.1实验所用编程环境:Visual C++6.0（简称VC）3.2实验处理的对象:256色的BMP(BIT MAP )格式图像BMP(BIT MAP )位图的文件结构:(如图3.1)图3.1 位图的文件结构具体组成图:单色DIB 有2个表项16色DIB 有16个表项或更少 256色DIB 有256个表项或更少 真彩色DIB 没有调色板每个表项长度为4字节（32位） 像素按照每行每列的顺序排列每一行的字节数必须是4的整数倍biSize biWidth biHeight biPlanes biBitCount biCompression biSizeImagebiXPelsPerMeter biYPelsPerMeter biClrUsedbiClrImportantbfType=”BM ” bfSizebfReserved1 bfReserved2 bfOffBits BITMAPFILEHEADER位图文件头 （只用于BMP 文件）BITMAPINFOHEADER位图信息头Palette 调色板DIB Pixels DIB 图像数据3.3 数字图像基本概念数字图像是连续图像(,)f x y 的一种近似表示，通常用由采样点的值所组成的矩阵来表示：(0,0)(0,1)...(0,1)(1,0)(1,1)...(1,1).........(1,0)(1,1)...(1,1)f f f M f f f M f N f N f N M -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦每一个采样单元叫做一个像素(pixel )，上式(2.1)中，M 、N 分别为数字图像在横(行)、纵(列)方向上的像素总数。

数字图像处理数字图像的压缩编码

数字图像处理数字图像的压缩编码


debbie. bmp BMP是一种与设备无关的位图格式。 256×256，65KB 一般采用非压缩模 式
8
400×400，10.9KB，
原图像数据468KB
5.1.1 图像压缩编码的必要性
2000年5月植被指数遥感图.bmp，原图像数据976×720＝2MB
9
5.1.1 图像压缩编码的必要性
Buaa.jpg，0.98MB ,原图像数据1900×1560＝8.5MB
35
5.1.3 图像压缩编码的分类
3．按压缩方法进行分类
静图：静止图像（要求质量高） 动图：活动的序列图像（相对质量要求低，压缩 倍数要高）
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5.1.3 图像压缩编码的分类
4．按失真与否进行分类
无失真压缩：经压缩后再恢复图像与原图像无任何 区别， 一般压缩倍数 < 2
有限失真压缩：单帧（静）4～20倍。图像序列 （x、y、t）50～200倍
像素相关性大：压缩潜力大
评价受人的影响大（军标）
4
5.1 概述
图像的特点
数据量大，为其存储、传输带来困难，需压缩
例：电话线传输速率一般为56kbit/s（波特率）
一幅彩色图像640×480×24bit = 7Mbit大小 1．传输一幅图像：时间约2分钟左右 如压缩20倍，传一幅图6s左右，可以接受，实用 2．实时传送：640×480×24bit×25帧/s=175Mbit/s，
小，这种信息就被称为视觉心理冗余。
33K
15K
28
5.1.2 图像压缩编码的可能性
图像无损压缩的原理
RGB RGB RGB RGB
RGB
RGB RGB
RGB
RGB RGB
《数字图像处理》习题参考答案

《数字图像处理》习题参考答案

《数字图像处理》习题参考答案第1 章概述连续图像和数字图像如何相互转换答：数字图像将图像看成是许多大小相同、形状一致的像素组成。

这样，数字图像可以用二维矩阵表示。

将自然界的图像通过光学系统成像并由电子器件或系统转化为模拟图像（连续图像）信号，再由模拟/数字转化器（ADC）得到原始的数字图像信号。

图像的数字化包括离散和量化两个主要步骤。

在空间将连续坐标过程称为离散化，而进一步将图像的幅度值（可能是灰度或色彩）整数化的过程称为量化。

#采用数字图像处理有何优点答：数字图像处理与光学等模拟方式相比具有以下鲜明的特点：1．具有数字信号处理技术共有的特点。

（1）处理精度高。

（2）重现性能好。

（3）灵活性高。

2．数字图像处理后的图像是供人观察和评价的，也可能作为机器视觉的预处理结果。

3．数字图像处理技术适用面宽。

4．数字图像处理技术综合性强。

数字图像处理主要包括哪些研究内容答：图像处理的任务是将客观世界的景象进行获取并转化为数字图像、进行增强、变换、编码、恢复、重建、编码和压缩、分割等处理，它将一幅图像转化为另一幅具有新的意义的图像。

]讨论数字图像处理系统的组成。

列举你熟悉的图像处理系统并分析它们的组成和功能。

答：如图，数字图像处理系统是应用计算机或专用数字设备对图像信息进行处理的信息系统。

图像处理系统包括图像处理硬件和图像处理软件。

图像处理硬件主要由图像输入设备、图像运算处理设备（微计算机）、图像存储器、图像输出设备等组成。

软件系统包括操作系统、控制软件及应用软件等。

$图数字图像处理系统结构图1常见的数字图像处理开发工具有哪些各有什么特点答．目前图像处理系统开发的主流工具为Visual C++（面向对象可视化集成工具）和MATLAB 的图像处理工具箱（Image Processing Tool box）。

两种开发工具各有所长且有相互间的软件接口。

Microsoft 公司的VC++是一种具有高度综合性能的面向对象可视化集成工具，用它开发出来的Win 32 程序有着运行速度快、可移植能力强等优点。

图形编码知识点总结

图形编码知识点总结

图形编码知识点总结一、概念图形编码是一种用来表示和传输图像信息的技术。

它是数字图像处理技术的一部分，用来把图像信息转换成数字信号，以便能够存储和传输。

图形编码技术是基于数字信号处理的基础上，通过压缩技术和编码方式，将图像信息转化成数字信号并保存在计算机或其他数字媒体上。

二、图像编码的分类1、无损编码无损编码是指在保持图像质量不变的情况下，将图像数据进行压缩，并进行编码以便于传输和存储。

常见的无损编码算法有无损压缩算法、赫夫曼编码和算术编码等。

无损编码的优点是能够保持图像质量不变，但缺点是无损编码算法产生的文件体积大，传输和存储成本高。

2、有损编码有损编码是指在一定情况下，将图像数据进行压缩并编码，在达到一定压缩比的同时，牺牲一定图像质量的编码方式。

有损编码通过舍弃图像数据中的一些细节信息，将图像数据压缩至较小的存储空间。

有损编码的优点是可以取得较大的压缩比，降低存储和传输成本，但缺点是会对图像质量造成一定程度的影响。

三、图像编码的基本原理1、信号采样信号采样是图像编码的第一步，它是将连续的图像信号转化为离散的数据点。

通过对图像进行采样，可以获得图像在空间和时间上的离散表示。

2、量化量化是将采样得到的离散数据映射为有限数量的离散数值。

量化的目标是将连续的图像信号转化为离散的数字信号集合，以方便图像编码和传输。

3、编码编码是将量化后的离散数据进行数字化处理，通过一定的编码方式将图像数据压缩并进行编码以便传输和存储。

编码方式常见有熵编码、差分编码、矢量量化和小波变换等。

四、常见的图像编码技术1、JPEGJPEG是一种常见的有损图像压缩标准，它采用的是DCT变换和量化技术，能够取得较大的压缩比。

JPEG压缩技术在图像编码中应用广泛，被用于数字摄影、网络传输和数字视频等领域。

2、PNGPNG是一种无损图像压缩标准，它将图像数据进行无损压缩和编码，以便于图像的存储和传输。

PNG压缩技术在需要无损图像保真度的场合得到广泛应用。

数字图像处理的基本原理和常用方法

数字图像处理的基本原理和常用方法

数字图像处理的基本原理和常用方法数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。

图像处理最早出现于20 世纪50 年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。

数字图像处理作为一门学科大约形成于20 世纪60 年代初期。

早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。

图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。

数字图像处理常用方法：1 ）图像变换：由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。

因此，往往采用各种图像变换的方法，如傅立叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换等间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理，不仅可减少计算量，而且可获得更有效的处理（如傅立叶变换可在频域中进行数字滤波处理）。

目前新兴研究的小波变换在时域和频域中都具有良好的局部化特性，它在图像处理中也有着广泛而有效的应用。

2 ）图像编码压缩：图像编码压缩技术可减少描述图像的数据量（即比特数），以便节省图像传输、处理时间和减少所占用的存储器容量。

压缩可以在不失真的前提下获得，也可以在允许的失真条件下进行。

编码是压缩技术中最重要的方法，它在图像处理技术中是发展最早且比较成熟的技术。

3 ）图像增强和复原：图像增强和复原的目的是为了提高图像的质量，如去除噪声，提高图像的清晰度等。

图像增强不考虑图像降质的原因，突出图像中所感兴趣的部分。

如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰，细节明显；如强化低频分量可减少图像中噪声影响。

图像复原要求对图像降质的原因有一定的了解，一般讲应根据降质过程建立“降质模型”，再采用某种滤波方法，恢复或重建原来的图像。

4 ）图像分割：图像分割是数字图像处理中的关键技术之一。

图像分割是将图像中有意义的特征部分提取出来，其有意义的特征有图像中的边缘、区域等，这是进一步进行图像识别、分析和理解的基础。

图像处理中的数字图像压缩

图像处理中的数字图像压缩

图像处理中的数字图像压缩数字图像压缩在图像处理中扮演着重要的角色。

数字图像压缩可以将图像数据压缩成更小的文件大小，更方便存储和传输。

数字图像压缩分为有损和无损两种不同的技术，本文将详细讨论这两种数字图像压缩方法。

一、无损压缩无损压缩是数字图像压缩中最常用的技术之一。

无损压缩的优点是可以保持图片原始数据不被丢失。

这种方法适用于那些需要保持原始画质的图片，例如医学成像或者编程图像等。

无损压缩的主要压缩方法有两种：一种是基于预测的压缩，包括差异编码和改进变长编码。

另一种是基于统计的压缩，其中包括算术编码和霍夫曼编码。

差异编码是一种通过计算相邻像素之间的差异来达到压缩目的的方法。

它依赖于下一像素的值可以预测当前像素值的特性。

改进的变长编码是一种使用预定代码值来表示图像中频繁出现的值的压缩技术。

它使用变长的代码，使得频繁出现的值使用较短的代码，而不常用的值则使用较长的代码。

算术编码是一种基于统计的方法，可以将每个像素映射到一个不同的值范围中，并且将像素序列编码成一个单一的数值。

霍夫曼编码也是一种基于统计的压缩方法。

它通过短代码表示出现频率高的像素值，而使用长代码表示出现频率较低的像素值。

二、有损压缩有损压缩是另一种数字图像压缩技术。

有损压缩方法有一些潜在的缺点，因为它们主要取决于压缩率和压缩的精度。

在应用有损压缩技术之前，必须确定压缩强度，以确保压缩后的图像满足预期的需求。

有损压缩方法可以采用不同的算法来实现。

这些算法包括JPEG、MPEG和MP3等不同的格式。

JPEG是最常用的有损压缩算法，它在压缩时可以通过调整每个像素所占用的位数来减小图像的大小。

MPEG是用于压缩视频信号的一种压缩技术。

它可以将视频信号分成多个I帧、P帧和B帧。

I帧代表一个完整的图像，而P帧和B帧则包含更少的信息。

在以后的编码中，视频编码器使用压缩技术将视频序列压缩成较小的大小。

MP3是一种广泛使用的音频压缩技术，它使用了同样的技术，包括频域转换、量化和哈夫曼编码。

数字图像处理图像压缩与编码

数字图像处理图像压缩与编码


数字图像处理
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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> const char *o = ""; int main() {
char *d = malloc(2*strlen(o)); char *oc = malloc(strlen(o)); int rl = rle_encode(d, o, strlen(o)); int ocl = rle_decode(oc, d, rl); fwrite(oc, 1, ocl, stdout); free(d); free(oc); return 0; }
无损压缩的格式可以很容易的转换为其它有损压缩格式， 而不存在多次有损压缩所带来的更大失真问题
当然，无损压缩的缺点也是明显的，包括：
占用空间大，压缩比有限
解码无损压缩格式需要更大的计算量，所以对解码硬件 具有更高的要求
数字图像处理
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游程编码
差分脉冲编码调 制
熵编码
LZW字典算法
Huffman编码
小波分析是把一个信号分解成由原始小波经过移位 和缩放后的一系列小波，因此小波是小波变换的基 函数，即小波可用作表示一些函数的基函数。
经过多年的努力，小波理论基础已经基本建立并成为应 用数学的一个新领域，引起了众多数学家和工程技术人 员的极大关注。
数字图像处理
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压缩的完成主要依靠，一是使用线性变换来剔 除图像数据的相关性，二是对所得到的变换系 数进行量化，三是对不同类型的数据分配比特 位，四是对量化后的结果进行熵编码。
return dl;
}
数字图像处理
数字图像处理教案

数字图像处理教案

本册教课设计目录课次课题（章节）页码1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17第 1 章 1.1 数字图像办理及发展简史 1.2 图像办理的目的、任务与特色 1.3 基本的图像办理系统 1.4 应用和发展趋向第 2 章 2.1 连续图像的数字描绘 2.2 图像场取样 2.3.1 标量量化2.3.2 矢量量化 2.4 图像的输入 /输出设施第 3 章（增补正交变换的理论基础）第3 章（傅立叶变换、失散余弦变换、失散沃尔什—哈达玛变换）第 3 章（傅立叶变换、失散余弦变换、失散沃尔什—哈达玛变换）第 4 章图像加强（单点加强、图像光滑、空间域图像锐化、频域加强、彩色技术）第 4 章图像加强（单点加强、图像光滑、空间域图像锐化、频域加强、彩色技术）第 5 章图像编码与压缩（展望编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）第 5 章图像编码与压缩（展望编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）第 5 章图像编码与压缩（展望编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）第 6 章图像的恢复和重修（基本观点、退化模型、恢复方法、图像重修的观点和方法）第 6 章图像的恢复和重修（基本观点、退化模型、恢复方法、图像重修的观点和方法）第 6 章图像的恢复和重修（基本观点、退化模型、恢复方法、图像重修的观点和方法）第7章图像切割第7章图像切割第7章图像切割12345678910111213141516171818期末复习1919期末考察第1次课 2 学时讲课时间教课设计达成时间课题（章节）第一章 1.1 数字图像办理及发展简史 1.2 图像办理的目的、任务与特色 1.3基本的图像办理系统 1.4 应用和发展趋向教课目标与要求：1、认识数字图像办理的发展简史、图像办理的任务；2、掌握常用数字图像办理术语（像素、采样、量化、图像加强等）；3、认识基本的图像办理系统、图像各样形式的表示；教课重点、难点：重点： 1、掌握图像办理、数字图像办理、数字图像办理系统的观点和它们之间的互相关系；2、明确图像办理的目的和任务；难点：图像的采样和量化的观点，认识不一样的图像格式优弊端解决：对照掌握，讲堂操作演示教课方法及师生互动设计：教课方法：多媒体互动：发问学生对平时生活中接触到的图像办理系统和计算机图形图像软件已有知识；发问学生对于图像、像素、灰度、图像加强等的已有知识；讲堂练习、作业：讲堂练习：举例说明图像加强、图像还原、图像重修、图像变换、图像编码与压缩、图像切割的意义；作业： 1、熟习图像办理工具箱的使用方法；2、书后作业 1.2、1.5、1.6课后小结：第一堂课很重要，要努力使学生掌握图像办理术语，认识数字图像办理的目的。

数字图像处理技术

数字图像处理技术

数字图像解决技术一. 数字图像解决概述数字图像解决是指人们为了获得一定的预期结果和相关数据运用计算机解决系统对获得的数字图像进行一系列有目的性的技术操作。

数字图像解决技术最早出现在上个世纪中期, 随着着计算机的发展, 数字图像解决技术也慢慢地发展起来。

数字图像解决初次获得成功的应用是在航空航天领域, 即1964年使用计算机对几千张月球照片使用了图像解决技术, 并成功的绘制了月球表面地图, 取得了数字图像解决应用中里程碑式的成功。

最近几十年来, 科学技术的不断发展使数字图像解决在各领域都得到了更加广泛的应用和关注。

许多学者在图像解决的技术中投入了大量的研究并且取得了丰硕的成果, 使数字图像解决技术达成了新的高度, 并且发展迅猛。

二. 数字图象解决研究的内容一般的数字图像解决的重要目的集中在图像的存储和传输, 提高图像的质量, 改善图像的视觉效果, 图像理解以及模式辨认等方面。

新世纪以来, 信息技术取得了长足的发展和进步, 小波理论、神经元理论、数字形态学以及模糊理论都与数字解决技术相结合, 产生了新的图像解决方法和理论。

比如, 数学形态学与神经网络相结合用于图像去噪。

这些新的方法和理论都以传统的数字图像解决技术为依托, 在其理论基础上发展而来的。

数字图像解决技术重要涉及：⑴图像增强图像增强是数字图像解决过程中经常采用的一种方法。

其目的是改善视觉效果或者便于人和机器对图像的理解和分析, 根据图像的特点或存在的问题采用的简朴改善方法或加强特性的措施就称为图像增强。

⑵图像恢复图像恢复也称为图像还原, 其目的是尽也许的减少或者去除数字图像在获取过程中的降质, 恢复被退化图像的本来面貌, 从而改善图像质量, 以提高视觉观测效果。

从这个意义上看, 图像恢复和图像增强的目的是相同的, 不同的是图像恢复后的图像可当作时图像逆退化过程的结果, 而图像增强不用考虑解决后的图像是否失真, 适应人眼视觉和心理即可。

⑶图像变换图像变换就是把图像从空域转换到频域, 就是对原图像函数寻找一个合适变换的数学问题, 每个图像变换方法都存在自己的正交变换集, 正是由于各种正互换集的不同而形成不同的变换。

数字图像处理教学大纲

数字图像处理教学大纲

《数字图像处理》课程教学大纲课程代码：030742025课程英文名称：Digital Image Processing课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0适用专业：电子信息科学与技术大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标数字图像处理是电子信息科学与技术专业开设的一门培养学生具有数字图像处理能力的选修的专业课之一，通过本课程的学习，要求学生掌握有关数字图像处理的基本概念、方法、原理及应用，培养和增强学生数字图像处理技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为学生进一步学习专业课程奠定基础。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．牢固掌握图像数字化理论、图像直方图及其应用、傅立叶变换、图像增强的基本算法、图像分割、影像纹理的基本分析法、二值图像处理等内容；；2．掌握空间滤波的卷积算法、几何校正和灰度内插法等；；3．了解图像复原与重建、数据压缩、模板匹配、分类、图像处理与分析的发展趋势。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：数字图像处理的基本概念和算法2.基本理论和方法：数字图像与图像数字化的概念；灰度直方图；图像处理算法形式；傅立叶变换、图像空间域、频率域增强；图像分割的边缘检测；纹理分析；二值图像处理与分析等。

3.基本技能: 能较为熟练地用Matlab或VC++语言编写常用的数字图像处理算法。

（三）实施说明1．教学方法：本课程在讲解上着重数学公式物理含义的阐述，对于难点内容，可以结合实际的图像矩阵来解释。

力求做到重点突出，由浅入深，便于学生理解和掌握。

在应用方面，主要结合自己和他人的研究成果，介绍一些图像处理方法的应用实例，增强学生的直观体验，培养学生的学习兴趣。

2．教学手段：在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，这样可以达到图文并茂的效果，有利于学生理解掌握各种算法。

（四）对先修课的要求先修课：MATLAB程序设计；概率论与数理统计；线性代数；数值分析；数字信号处理。

数字图像处理知识点与考点(经典)

数字图像处理知识点与考点(经典)

答： Laplacian 算子进行检测边缘是利用阶跃边缘灰度变化的二阶导数特性，根据边缘点是零交叉点来检测图像边缘位 置。 它对应的模板为 -1 -1 -4 1 -1
Laplacian 增强算子通过扩大边缘两边像素的灰度差（或对比度）来增强图像的边缘，改善视觉效果。它对应的模板为 -1 -1 5 -1 -1
例题：（1） 存储一幅1024×768，256 （8 bit 量化）个灰度级的图像需要多少位？ （2） 一幅512×512 的32 bit 真彩图像的容量为多少位？ 解： （1）一幅1024×768，256 =28 （8 bit 量化）个灰度级的图像的容量为：b=1024×768×8 = 6291456 bit （2）一幅512×512 的32 位真彩图像的容量为：b=512×512×32 =8388608 bit
5.数字图像根据灰度级数的差异可分为：黑白图像、灰度图像和彩色图像。 6.灰度直方图：灰度直方图是灰度级的函数。灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的频率，是频率同灰度级 的关系图。可以反映了图像的对比度、灰度范围（分布）、灰度值对应概率等情况。 7.灰度直方图的性质：（1）只能反映图像的灰度分布情况，而不能反映图像像素的位置,即丢失了像 素的位置信息。（2）一幅图像对应唯一的灰度直方图，反之不成立。不同的图像可对应相同的直方图。 （3）一幅图像分成多个区域，多个区域的直方图之和即为原图像的直方图。 L −1 8.图像信息量H（熵）的计算公式：反映图像信息的丰富程度。 H = − Pi log2 Pi
傅立叶变换
f ( x, y) F ( u , v)
滤波器
H (u , v) G ( u , v)
傅立叶反变换
g ( x , y)
(1) 将图像 f(x,y)从图像空间转换到频域空间，得到 F(u,v)； (2) 在频域空间中通过不同的滤波函数 H(u,v)对图像进行不同的增强,得到 G(u,v) (3) 将增强后的图像再从频域空间转换到图像空间，得到图像g(x,y)。 说明： （也可演变为简述频域图像锐化（或平滑）的步骤，需要指明滤波器的类型：高通或低通滤波器） 9.频率域平滑： 由于噪声主要集中在高频部分， 为去除噪声改善图像质量， 滤波器采用低通滤波器H(u,v) 来抑制高频成分，通过低频成分，然后再进行逆傅立叶变换获得滤波图像，就可达到平滑图像的目的。 10.常用的频率域低滤波器H(u,v)有四种： (1)理想低通滤波器: 由于高频成分包含有大量的边缘信息，因此采用该滤波器在去噪声的同时将会 导致边缘信息损失而使图像边模糊。 (2)Butterworth低通滤波器:它的特性是连续性衰减，而不象理想滤波器那样陡峭变化，即明显的不连 续性。因此采用该滤波器滤波在抑制噪声的同时，图像边缘的模糊程度大大减小，没有振铃效应产生。 (说明：振铃效应越不明显效果越好) (3)指数低通滤波器： 采用该滤波器滤波在抑制噪声的同时， 图像边缘的模糊程度较用Butterworth滤波 产生的大些，无明显的振铃效应。 (4)梯形低通滤波器:它的性能介于理想低通滤波器和指数滤波器之间， 滤波的图像有一定的模糊和振铃 效应。 13.频率域锐化:图像的边缘、细节主要位于高频部分，而图像的模糊是由于高频成分比较弱产生的 。 频率域锐化就是为了消除模糊，突出边缘。因此采用高通滤波器让高频成分通过，使低频成分削弱， 再经逆傅立叶变换得到边缘锐化的图像。 14.常用的高通滤波器有四种： (1)理想高通滤波器 (2)巴特沃斯高通滤波器 (3)指数高通滤波器 (4)梯形高通滤波器 说明：（1）四种滤波函数的选用类似于低通。 （2）理想高通有明显振铃现象，即图像的边缘有抖动现象。 （3）巴特沃斯高通滤波效果较好，但计算复杂，其优点是有少量低频通过，H(u，v)是渐变的， 振铃现象不明显。 (4)指数高通效果比Butterworth差些，振铃现象不明显. (5)梯形高通会产生微振铃效果，但计算简单，较常用。 (6)一般来说，不管在图像空间域还是频率域，采用高频滤波不但会使有用的信息增强，同时也 使噪声增强。因此不能随意地使用。 (7)高斯低通滤波器无振铃效应是因为函数没有极大值、极小值，经过傅里叶变换后还是本身 ， 故没有振铃效应。 15.同态滤波：在频域中同时将亮度范围进行压缩（减少亮度动态范围）和对比度增强的频域方法。 现象：（1）线性变换无效（2）扩展灰度级能提高反差，但会使动态范围变大(3)压缩灰度级，可以减 小灰度级，但物体的灰度层次会更不清晰 改进措施：加一个常数到变换函数上，如：H（u，v）+A（A取0→1）这种方法称为:高度强调（增强）。 为了解决变暗的趋势，在变换结果图像上再进行一次直方图均衡化，这种方法称为：后滤波处理。

数字图像处理第6章_图像编码与压缩技术.


霍夫曼编码
例 假设一个文件中出现了8种符号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、 S7，那么每种符号编码至少需要3bit S0=000, S1=001, S2=010, S3=011, S4=100, S5=101, S6=110, S7=111 那么，符号序列S0 S1 S7 S0 S1 S6 S2 S2 S3 S4 S5 S0 S0 S1编码后 000 001 111 000 001 110 010 010 011 100 101 000 000 001 （共42bit） 和等长编码不同的一种方法是可变长编码。在这种编码方法中， 表示符号的码字的长度不是固定不变的，而是随着符号出现的概率 而变化，对于那些出现概率大的信息符号编以较短的字长的码，而 对于那些出现概率小的信息符号编以较长的字长的码。
6.3.3 霍夫曼编码
霍夫曼(Huffman)编码是根据可变长最佳编码定理，应用霍夫曼算
1．
对于每个符号，例如经过量化后的图像数据，如果对它们每 个值都是以相同长度的二进制码表示的，则称为等长编码或均匀 编码。采用等长编码的优点是编码过程和解码过程简单，但由于 这种编码方法没有考虑各个符号出现的概率，实际上就是将它们 当作等概率事件处理的，因而它的编码效率比较低。例6.3给出了 一个等长编码的例子。
6.1.1 图像的信息冗余
图像数据的压缩是基于图像存在冗余这种特性。压缩就是去掉 信息中的冗余，即保留不确定的信息，去掉确定的信息（可推知 的）；也就是用一种更接近信息本身的描述代替原有冗余的描述。 8 （1） 空间冗余。在同一幅图像中，规则物体或规则背景的物理表 面特性具有的相关性，这种相关性会使它们的图像结构趋于有序和 平滑，表现出空间数据的冗余。邻近像素灰度分布的相关性很强。 （2） 频间冗余。多谱段图像中各谱段图像对应像素之间灰度相关 （3） 时间冗余。对于动画或电视图像所形成的图像序列（帧序 列），相邻两帧图像之间有较大的相关性，其中有很多局部甚至完

图像压缩与编码技术测试

图像压缩与编码技术测试（答案见尾页）一、选择题1. 在数字图像处理中，以下哪种编码方式常用于无损压缩？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP2. 对于图像压缩，以下哪个指标通常用来衡量压缩率？A. 压缩比B. 信噪比C. 亮度D. 色彩深度3. 在JPEG压缩算法中，哪一个步骤是至关重要的？A. 采样B. 量化C. 编码D. 解码4. 在无损图像压缩中，以下哪种方法通常不被采用？A. 霍夫曼编码B. LZW编码C. DNSQ编码D. 运行长度编码5. 图像编码中，哪种格式通常用于视频传输？A. MP4B. AVIC. WMVD. GIF6. 在JPEG编码标准中，采用了以下哪种变换方法？A. DCT变换B. DFT变换C. KLT变换D. Wavelet变换7. 在图像压缩中，以下哪种技术可以用来去除图像中的噪声？A. 均值滤波B. 中值滤波C. 高斯滤波D. 模糊滤波8. 在DICOM医学图像格式中，哪种压缩算法被广泛应用？A. JPEGB. JPEG-2000C. JPEG-LSD. JPEG XR9. 在无损图像压缩中，以下哪种算法可以实现无损恢复？A. LZW编码B. Huffman编码C. Run-Length encodingD. Discrete cosine transform (DCT)10. 在图像编码中，以下哪种格式具有很好的兼容性和可扩展性？A. HEVCB. VP9C. AV1D. H.26411. 图像压缩与编码技术的基本概念是什么？A. 通过有损或无损方法减少图像数据量的技术B. 图像识别和处理技术C. 图像存储技术D. 图像传输技术12. 在数字图像处理中，以下哪个选项不是常用的图像格式？A. JPEGB. GIFC. BMPD. PNG13. 图像压缩编码中，哪种方法通常具有较高的压缩比？A. 霍夫曼编码B. LZW编码C. DIY编码D. 运行长度编码14. 在静态图像压缩中，哪种格式通常被用于Web页面？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP15. 以下哪个因素会影响图像压缩编码的效果？A. 图像的分辨率B. 图像的色彩深度C. 图像的感兴趣区域D. 图像的动态范围16. 在无损图像压缩中，哪种算法通常被使用？A. LZWB.霍夫曼编码C. DIY算法D. LBG17. 图像编码中，哪种方法可以确保最高的图像质量？A. HR压缩B. LR压缩C. FLIP压缩D. AI压缩18. 在动态图像压缩中，哪种格式通常被使用？A. MP4B. AVIC. WMVD. MPG19. 图像压缩与编码技术的未来发展趋势是什么？A. 更高的压缩比B. 更快的编码速度C. 更好的图像质量D. 更多的个性化压缩方案20. 在实际应用中，哪种类型的图像压缩编码器是最常见的？A. 基于软件的压缩器B. 基于硬件（ASIC）的压缩器C. 基于云的压缩器D. 基于网络的压缩器21. 图像压缩与编码技术的基本原理是什么？A. 通过去除图像中的冗余信息来减小文件大小B. 通过变换域方法对图像进行预处理和量化C. 通过有损或无损方法去除图像中的高频信息D. 通过预测编码技术对图像进行空间和时间上的预测22. 在数字图像处理中，常用的图像格式有哪些？A. JPEGB. PNGC. GIF23. JPEG压缩算法中，哪种因子影响图像的质量和压缩比？A. 预览质量（PQ）B. 压缩比（CR）C. 量子化步长（QS）D. 参考帧数量24. 下列哪种编码方式属于无损压缩？A. JPEGB. PNGC. GIFD. MPEG25. 在视频压缩中，常用的运动估计和补偿技术有哪些？A. 运动矢量检测B. 时间域滤波C. 空间域滤波D. 预测编码26. 在H./AVC视频编码标准中，哪种帧内预测模式是通过利用像素间的空间相关性来减少预测误差的？A. 稀疏表示B. 基于DCT的预测C. 基于DCT的变换D. 基于DCT的整数变换27. 在图像压缩中，哪种方法可以用来测量图像的熵？A. 基于块的算法B. 基于像素的算法C. 基于模式的算法D. 基于统计的算法28. 在多媒体通信中，哪种协议用于实时传输音视频数据？B. RTCPC. RTSPD. RSVP29. 在数字水印技术中，哪种算法用于嵌入水印？A. 霍夫曼编码B. 离散余弦变换C. 对称密钥算法D. 高级加密标准30. 在图像识别技术中，哪种算法用于提取图像的特征？A. 凸包算法B. K-均值聚类算法C. 支持向量机（SVM）D. 深度学习算法31. 在数字图像处理中，以下哪种编码方法被广泛用于无损图像压缩？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP32. 对于图像压缩算法，以下哪个因素对压缩比有显著影响？A. 图像分辨率B. 图像颜色深度C. 图像质量要求D. 图像编码效率33. 在静态图像压缩中，以下哪种格式被广泛支持，并且具有较高的压缩比？A. JPEGB. PNGC. GIFD. TIFF34. 在动态图像压缩中，以下哪种编码标准被广泛使用？A. H.261B. H.264C. MPEG-2D. AVI35. 对于图像去噪，以下哪种方法可以有效地保留图像边缘信息？A. 中值滤波B. 均值滤波C. 高斯滤波D. 深度学习方法36. 在图像压缩中，以下哪种方法可以实现无损压缩？A. JPEGB. PNGC. GIFD. LZW37. 对于彩色图像压缩，以下哪种格式提供了较高的压缩比并且具有良好的图像质量？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP38. 在医学图像处理中，以下哪种图像格式被广泛支持，并且具有较好的压缩性能？A. DICOMB. JPEGC. PNGD. GIF39. 对于视频压缩，以下哪种编码标准被广泛使用，并且在高清视频压缩中具有较高的压缩比？A. H.261B. H.264C. MPEG-2D. AVI40. 在图像压缩与编码技术中，以下哪种算法可以有效地消除图像中的伪影？A. 运动估计与补偿B. 非局部均值滤波C. 各向异性扩散滤波D.深度学习方法二、问答题1. 什么是图像压缩与编码技术？它们的主要应用场景有哪些？2. 常见的图像压缩算法有哪些？它们的优缺点是什么？3. 图像编码技术中常用的信道编码方式有哪些？它们的作用是什么？4. 简述一下图像压缩与编码过程中可能遇到的问题及其解决方法。

图像压缩与编码技术考试

图像压缩与编码技术考试（答案见尾页）一、选择题1. 图像压缩与编码技术的基本概念是什么？A. 通过有损或无损方法减少图像数据量的技术B. 图像处理的一种方式C. 图像复原的方法D. 图像平滑的方法2. 在数字图像处理中，以下哪个不是常用的图像压缩算法？A. JPEGB. GIFC. PNGD. BMP3. 图像压缩编码中，哪个参数用于衡量压缩后的图像质量？A. 压缩比B. 重建图像质量C. 编码时间D. 解码时间4. 以下哪种图像格式通常不用于Web页面中的图像传输？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP5. 在图像压缩中，哪种方法可以确保最高的图像质量？A. 有损压缩B. 无损压缩C. 压缩比高的压缩方法D. 高压缩比的压缩方法6. 在数字图像处理中，以下哪个操作不属于图像压缩编码过程？A. 采样B. 量化C. 编码D. 反变换7. 在JPEG图像压缩中，哪个参数用于控制压缩比例？A. 分辨率B. 颜色深度C. 算法D. quality8. 以下哪种图像格式支持透明背景？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP9. 在图像压缩编码中，哪种方法可以去除图像中的冗余信息？A. 变换编码B. 霍夫曼编码C. 熵编码D. 区域划分10. 在数字图像处理中，以下哪个操作不属于图像压缩技术？A. 图像缩放B. 图像平滑C. 图像锐化D. 图像滤波11. 图像压缩与编码技术的基本概念是什么？A. 是一种将图像数据转换为更小的数据量的技术B. 是一种无损的数据压缩方法C. 是一种有损的数据压缩方法D. 是一种只能减小图像文件大小的技术12. 在数字图像处理中，以下哪种方法可以用于图像压缩？A. 模糊处理B. 边缘检测C. 基于像素值的预测编码D. 预测编码结合滤波13. 图像压缩编码中，以下哪种方法属于无损编码？A. 霍夫曼编码B. LZW编码C. JPEG压缩D. JPEG 200014. 在图像压缩中，以下哪种方法不能减少图像的细节？A. 霍夫曼编码B. LZW编码C. JPEG压缩D. 小波变换15. 对于图像压缩算法，以下哪种说法是正确的？A. 图像压缩算法可以在任何情况下都提高图像质量B. 图像压缩算法总是比原始图像质量要差C. 图像压缩算法可以在保持图像质量的同时减小文件大小D. 图像压缩算法不能用于彩色图像16. 在数字图像中，以下哪种变换可以用于图像压缩？A.傅里叶变换B. 离散余弦变换（DCT）C. 沃尔什-哈达玛变换（沃尔什变换）D. 小波变换17. 在图像压缩编码中，以下哪种方法是一种基于字典的方法？A. 霍夫曼编码B. LZW编码C. JPEG压缩D. JPEG 200018. 在图像压缩中，以下哪种方法不属于混合编码？A. 基于像素值的预测编码B. 基于像素值的变换编码C. 基于像素值的统计编码D. 基于像素值的矢量量化19. 在图像压缩编码中，以下哪种方法是一种预处理方法？A. 图像平滑B. 图像锐化C. 图像编码D. 图像分割20. 在数字图像处理中，以下哪种方法可以用于图像去噪？A. 图像平滑B. 图像锐化C. 图像编码D. 图像滤波21. 图像压缩与编码技术的基本概念是什么？A. 无损压缩B. 有损压缩C. 参数编码D. 霍夫曼编码22. 在数字图像处理中，常用的图像格式有哪些？A. JPEGB. PNGC. GIFD. BMP23. 图像压缩编码的标准有哪些？A. H.264/AVCB. H.265/HEVCC. MPEG-2D. MPEG-424. 以下哪种编码方法属于无损压缩？A. JPEGB. PNGC. GIFD. LZW25. 在图像压缩中，预测编码是一种什么技术？A. 基于像素值的预测B. 基于像素区域的预测C. 基于上下文的预测D. 基于模型的预测26. 图像压缩编码中的运动估计与补偿是什么？A. 运动估计是在同一帧内进行B. 运动估计是在不同帧之间进行C. 运动补偿是根据运动估计的结果进行调整D. 运动补偿是根据原始图像进行27. 在图像压缩编码中，离散余弦变换（DCT）的作用是什么？A. 将图像从空间域转换到频率域B. 对图像进行滤波C. 提取图像的特征值D. 对图像进行量化28. 以下哪种图像处理技术可以用于图像压缩？A. 图像平滑B. 图像锐化C. 图像增强D. 图像分割29. 在H./AVC编码标准中，哪个参数集用于表示帧内图像？A. IPBB. PBBC. IBBD. PB30. 图像压缩编码中的码率控制策略有哪些？A. 固定码率控制B. 可变码率控制C. 码率失真优化D. 以上都是31. 图像压缩与编码技术的基本概念是什么？A. 通过对图像进行采样、量化等操作来减小图像大小的过程。

数字图像处理技术的应用第6章 图像编码


6.2 图像压缩概述
2、平均码字长度：
Assume:
kis第k个码字Ck的长度二进制代码的位数出现的概率pk
码字平均长度R：
M
R＝ k pk bit
R1
3、编码效率：
H 100%
R
6.2 图像压缩概述
4、冗余度：
r 1 r 可压缩的余地越小
6.2 图像压缩概述
1）数据冗余:将图像信息的描述方式改变之后，压缩 掉这些冗余。
2）主观视觉冗余: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。
6.2 图像压缩概述
图像数字化关键是编码 compression code:在满足一定图像质量前提下，能获得减少数
据量的编码
一．Compression code及分类 研究处理的对象: 数据的物理容量
图像序列（x、y、t）50～200倍
6.2 图像压缩概述
3、从图像的光谱特征出发： 单色image coding; color image coding; 多光谱image coding。
4、从图像的灰度层次上： 多灰度编码； 二值图像code
5、从处理图像的维数出发；
行内coding； 帧内coding； 帧间code。
图像一大特点是数据量大，为其存贮、传输带来困难，需压缩。
eg：电话线传输速率一般为56Kbits/s（波特率） 一幅彩色图像512×512×24bit = 6M bits大小。传一幅图像需2分钟左右。 实时传送：512×512×24bits×25帧/秒=150Mbits/S 如压缩20倍，传一幅图6秒左右，可以接受，实用。 实时，要专用信道（卫星、微波网、专线网等技术）。 另外，大量资料需存贮遥感、故宫、医学CT、MR。

数字图像处理复习题

第一章绪论一.选择题1. 一幅数字图像是：( )A、一个观测系统B、一个有许多像素排列而成的实体C、一个2-D数组中的元素D、一个3-D空间的场景。

提示：考虑图像和数字图像的定义2. 半调输出技术可以：( )A、改善图像的空间分辨率B、改善图像的幅度分辨率C、利用抖动技术实现D、消除虚假轮廓现象。

提示：半调输出技术牺牲空间分辨率以提高幅度分辨率3. 一幅256*256的图像，若灰度级数为16，则存储它所需的比特数是：( )A、256KB、512KC、1M C、2M提示：表达图像所需的比特数是图像的长乘宽再乘灰度级数对应的比特数。

4. 图像中虚假轮廓的出现就其本质而言是由于：( )A、图像的灰度级数不够多造成的B、图像的空间分辨率不够高造成C、图像的灰度级数过多造成的D、图像的空间分辨率过高造成。

提示：平滑区域内灰度应缓慢变化，但当图像的灰度级数不够多时会产生阶跃，图像中的虚假轮廓最易在平滑区域内产生。

5. 数字图像木刻画效果的出现是由于下列原因所产生的：（）A、图像的幅度分辨率过小B、图像的幅度分辨率过大C、图像的空间分辨率过小D、图像的空间分辨率过大提示：图像中的木刻效果指图像中的灰度级数很少6. 以下图像技术中属于图像处理技术的是：（）（图像合成输入是数据，图像分类输出是类别数据）A、图像编码B、图像合成C、图像增强D、图像分类。

提示：对比较狭义的图像处理技术，输入输出都是图像。

解答：1.B 2.B 3.A 4.A 5.A 6.AC二.简答题1. 数字图像处理的主要研究内容包含很多方面，请列出并简述其中的4种。

2. 什么是图像识别与理解？3. 简述数字图像处理的至少3种主要研究内容。

4. 简述数字图像处理的至少4种应用。

5. 简述图像几何变换与图像变换的区别。

解答:1. ①图像数字化：将一幅图像以数字的形式表示。

主要包括采样和量化两个过程。

②图像增强：将一幅图像中的有用信息进行增强，同时对其无用信息进行抑制，提高图像的可观察性。

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6.1.1 图像的信息冗余
图像数据的压缩是基于图像存在冗余这种特性。压缩就是去掉 信息中的冗余，即保留不确定的信息，去掉确定的信息（可推知 的）；也就是用一种更接近信息本身的描述代替原有冗余的描述。 8 （1） 空间冗余。在同一幅图像中，规则物体或规则背景的物理表 面特性具有的相关性，这种相关性会使它们的图像结构趋于有序和 平滑，表现出空间数据的冗余。邻近像素灰度分布的相关性很强。 （2） 频间冗余。多谱段图像中各谱段图像对应像素之间灰度相关 （3） 时间冗余。对于动画或电视图像所形成的图像序列（帧序 列），相邻两帧图像之间有较大的相关性，其中有很多局部甚至完
R i P( d i )
i 1
m
基于压缩编码参数的评价
3
η=H/R×100% 根据信息论中信源码理论，可以证明在 R≥H 条件下，总可以设计出某 种无失真编码方法。最好编码结果是使R等于或接近于H。这种状态的 编码方法，称为最佳编码。
4
压缩比是指编码前后平均码长之比，如果用n表示编码前每个符号的 平均码长，通常为用自然二进制码表示时的位数，则压缩比可表示为 r＝n/R 一般来讲，压缩比大，则说明被压缩掉的数据量多。一个编码系统要 研究的问题是设法减小编码平均长度R，使编码效率η尽量趋于1，而 冗余度趋于0
图像压缩编码技术的分类
图像数据压缩过程有3个基本环节：变换、量化和编码。
变换的作用是将原始图像表示在另一个量化和编码数据较少的域中， 对变换器的要求应是高度去相关的、重建均方差最小的、可逆的和方 法简便的。常见的变换包括线性预测、正交变换、多分辨率变换、二 值图像的游程变换等。 量化器要完成的功能是按一定的规则对抽样值作近似表示，使量化器 输出幅值的大小为有限个数。量化器可分为无记忆量化器和有记忆量 化器2大类。
ˆ ( x, y) f ( x, 方根误差为
erms
1 { MN
M 1 N 1 x 0 y 0
[ fˆ ( x, y) f ( x, y)] }
M 1 N 1
2 1/ 2
ˆ ( x, y) 如果将 f 看作原始图像f(x,y) 和噪声信号e(x,y)的和， 那么解压图像的均方根信噪比（SNR）为
6.2.2 图像的逼真度准则
描述解码图像相对原始图像偏离程度的测度一般称为保真 度（逼真度）准则。常用的准则可分为2大类：客观保真度 准则和主观保真度准则。
1.
最常用的客观保真度准则是原图像和解码图像之间的均方 根误差和均方根信噪比。令 f(x,y) 代表大小为 M×N 的原 ˆ ( x, y) 代表解压缩后得到的图像，对任意x和y，f(x,y) f 图像， 和之间的误差定义为
6.2.1 基于压缩编码参数的评价
1 图像熵
设数字图像像素灰度级集合为｛d1,d2,…,dm}，其对应的概率分 别为 p(d1)，p(d2)，…，p(dm)。按信息论中信源信息熵的定义，
H P(d i) log P(d i )bit / 字符
m
2
i 1
设βi为数字图像中灰度级di所对应的码字长度（二进制代码的位 数）,其相应出现的概率为P(di)，则该数字图像所赋予的平均码
编码器为量化器输出端的每个符号分配一个码字或二进制比特流，编 码器可采用等长码或变长码。不同的图像编码系统可能采用上述框图
图像压缩编码技术的分类
根据编码的作用域划分，图像编码分为空间域编码和变换域 编码2大类。
霍夫曼编码 无损压缩 行程编码 算术编码 图像压缩技术 预测编码 有损压缩变换编码 其他编码
图像的信息冗余
（4） 信息熵冗余。 （5） 结构冗余。有些图像存在纹理或图元（分块子图）的相似结 构
（6） 知识冗余。对有些图像的理解与某些知识有相当大的相关性。
（7） 视觉冗余。人类视觉对于图像场的任何变化并不是都能感知的。 如果因为噪声的干扰使图像产生的畸变不足以被视觉感知，则认 为这种图像仍然足够好。 （8） 其他冗余。
6.1.2 图像压缩编码技术的分类
从图像压缩技术发展过程可将图像压缩编码分为两代，第一代是 指20世纪80年代以前，图像压缩编码主要是根据传统的信源编码 方法，研究的内容是有关信息熵、编码方法以及数据压缩比；第 二代是指20世纪80年代以后，它突破了信源编码理论，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 理特性和图像信源的各种特性。 图像压缩编码系统的组成框图如图所示。
Rrms
x 0 y 0 M 1 N 1 x 0 y 0
ˆ ( x, y ) 2 f
ˆ ( x, y) f ( x, y)]2 [ f
图像的逼真度准则
2.
图像处理的结果，绝大多数是给人观看，由研究人员来解释的， 因此，图像质量的好坏与否，既与图像本身的客观质量有关，也 与人的视觉系统的特性有关。有时客观保真度完全一样的两幅图 像可能会有完全不相同的视觉质量，所以又规定了主观保真度准 则。这种方法是把图像显示给观察者，然后把评价结果加以平均， 以此评价一副图像的主观质量。
第6章 图像编码与压缩技术
6.1 概
述
从信息论角度看，信源编码的一个最主要的目的，就是要解决 数据的压缩问题。数据压缩是指以最少的数码表示信源所发出的信 号，减少容纳给定消息集合或数据采样集合的信号空间。图像编码 与压缩的目的就是对图像数据按一定的规则进行变换和组合，从而 达到以尽可能少的代码（符号）表示尽可能多的图像信息。 图像编码的国际标准主要是国际标准化组织（ISO）和国际电 信联盟（ITU）制定的。其主要目的包括：① 提供高效的压缩编码 算法；② 提供统一的压缩数据流格式。经过大量严格的试验测试， 从算法压缩性能到实现的复杂度等综合因素的考虑比较之后，最终 形成了两个著名的里程碑式的国际标准，这就是人们熟知的用于连 续色调静止图像压缩编码的JPEG标准和码率为 p×64kbit/s(p=1,2,…,30)的数字视频压缩编码标准H.261