文档介绍：本章重点:
图像编码与压缩的基本概念、理论及其编码分类。
常用的无损压缩方法。
常用的有损压缩方法。
第4章图像编码与压缩
图像编码的必要性与可能性
图像编码分类
图像编码评价准则
图像编码模型
无损压缩
有损压缩
JPEG图像编码压缩标准
MPEG视频编码压缩标准
小结
第4章图像编码与压缩
图像编码的必要性与可能性
计算机图像处理中数字图像的灰度多数用8bit来量化,而医学图像处理和其他科研应用的图像的灰度量化可用到12bit以上,所需数据量太大。若使量化比特减少,又必然带来图像量化噪声增大、灰度细节丢失。
数字图像的庞大数据对计算机的处理速度、存储容量都提出过高的要求。因此必须把数据量压缩。
各种媒体信息(特别是动态视频)数据量非常之大。
以一幅1024×1024分辨率的24位真彩***像为例,数据量为:
1024 ×1024 ×8 ×3/8=3MB;
若以30帧/秒播放,每秒数据量为:
3 ×30=90MB
陆地卫星LandSat-3分辨率为2340 ×3240,四波段,采样精度7位,则一幅图像的数据量为:
2340 ×3240 ×7 ×4=212Mb
按每天传输30幅计,每天数据量为:
212×30==795MB
…………
可见,没有图像编码与压缩技术的发展,大容量图像信息的存储与传输是难以实现的。
从传送图像的角度来看,则更要求数据量压缩。首先某些图像采集有时间性,比如遥感图像,其次存储体的存储时间也有限制。另外,在现代通信中,图像传输除要求设备可靠、图像保证度高还对实时性提出了要求。
在信道带宽、通信链路容量一定的前提下,采用编码压缩技术,减少传输数据量,是提高通信速度的重要手段。
图像、声音这些媒体确实又具有很大的压缩潜力。
以目前常用的位图格式的图像存储方式为例,像素与像素之间无论是在行方向还是在列方向都具有很大的相关性,因而整体上数据的冗余度很大,在允许一定限度失真的前提下,能够对图像数据进行很大程度的压缩。
这里所说的失真一般都是在人眼允许的误差范围之内,压缩前后的图像如果不做非常细致的对比是很难觉察出两者的差别的。因此,数据压缩技术是多媒体系统中一项十分关键的技术。
数据之所以能够压缩是基于原始信源的数据存在着很大的冗余度。
图像数据冗余
空间冗余
时间冗余
结构冗余
知识冗余
视觉冗余
图像区域的相同性冗余
纹理的统计冗余
空间冗余
同一景物表面上各采样点的颜色(亮度)之间往往存在着空间连贯性,从而产生空间冗余。
基于离散象素的表示方式通常没有利用景物表面颜色(亮度)的这种空间相关性,从而产生了空间冗余。
可以通过改变物体表面颜色的像素存储方式来利用空间连贯性,以达到提取或者减少这些冗余度