会计学图像编码的研究背景第六章图像编码与压缩6.1概述图像数据的特点之一是信息量大。海量数据需要巨大的存储空间。如多媒体中的海量图像数据，不进行编码压缩处理，一张600M字节的光盘，能存放20秒左右的640×480像素的图像，没有编码压缩多媒体信息保存有多么困难是可想而知的。在现代通信中，图像传输已成为重要内容之一。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。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，多媒体、信息高速公路等新技术在实际中的应用会遇到很大困难。数据冗余的概念数据是用来表示信息的。如果不同的方法为表示定量的信息使用了不同的数据量，那么使用较多数据量的方法中，有些数据必然是代表了无用的信息，或者是重复地表示了其它数据已表示的信息，这就是数据冗余的概念。冗余数据有：编码冗余、像素间冗余、心理视觉冗余3种。512为表达图像数据需要用一系列符号，用这些符号根据一定的规则来表达图像就是对图像编码。对每个信息所赋的符号序列称为码字，而每个码字里的符号个数称为码字的长度。编码所用的符号构成的集合称为码本。等长码：对于一个消息集合中的不同消息，用相同长度的不同码字表示，编解码简单，编码效率不高。什么是编码冗余？如果一个图像的灰度级编码，使用了多于实际需要的编码符号，就称该图像包含了编码冗余。什么是像素间冗余？由于任何给定的像素值，原理上都可以通过它的邻居预测到，单个像素携带的信息相对是小的。对于一个图像，很多单个像素对视觉的贡献是冗余的。这是建立在对邻居值预测的基础上。原始图像越有规则，各像素之间的相关性越强，它可能压缩的数据就越多。例如：原图像数据：234223231238235压缩后数据：234-1187-3这是由于眼睛对所有视觉信息感受的灵敏度不同。在正常视觉处理过程中各种信息的相对重要程度不同。有些信息在通常的视觉过程中与另外一些信息相比并不那么重要，这些信息被认为是心理视觉冗余的，去除这些信息并不会明显降低图像质量。如果能减少或消除其中的1种或多种冗余，就能取得数据压缩的效果。因此图像信息的压缩是可能的。但到底能压缩多少，除了和图像本身存在的冗余度大小有关外，很大程度取决于对图像质量的要求。广播电视压缩比3∶1可视电话压缩比1500∶1目前高效图像压缩编码技术已能用硬件实现实时处理，在广播电视、工业电视、电视会议、可视电话、传真和互连网等多方面得到应用。图像压缩的目的图像数据压缩技术的重要指标6.2图像保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。常用的保真度准则可分为两大类：客观保真度准则和主观保真度准则。6.2.1.客观保真度准则当所损失的信息量可以用初始图像（或输入图像）与先被压缩而后被解压缩的输出图像的函数表示时，它就是基于客观保真度准则的。常用的两种客观保真度准则➣均方根误差➣均方根信噪比6.2.2主观保真度准则很多解压图最终是供人观看的，一种常用的方法是让一组（不少于20人）观察者观察图像并给该图像评分，将他们对该图像的评分取平均，作为这幅图像的质量。原始图像经编码后成为一串特定的码流，这串码流经解码又成为一幅图像解码图像与原始图像相同，称编解码过程是无损的；解码图像也可以与原始图像不同，称编解码过程是有损的6.1.2图像编码压缩的分类根据解压重建后的图像和原始图像之间是否具有误差，图像编码压缩分为无误差（亦称无失真、无损、信息保持）编码和有误差（有失真或有损）编码两大类。根据编码作用域划分，图像编码为空间域编码和变换域编码两大类。无损压缩的必要性在医疗或商业文件的归档，有损压缩因为法律原因而被禁止。卫星成像的收集，考虑数据使用和所花费用，不希望有任何数据损失。X光拍片，信息的丢失会导致诊断的正确性……无损压缩技术减少像素间冗余减少编码冗余平均码长是灰度值为i的编码长度冗余度为编码效率为变长最佳编码定理[定理]在变长码中，对出现概率大的信息符号赋予短码字，而对于出现概率小的信息符号赋予长码字。如果码字长度严格按照所对应符号出现概率大小顺序排列，则编码结果平均码字长度一定小于任何其它排列方式。变长编码是统计编码中最为主要的一种方法。6.3统计编码方法6.3.2霍夫曼编码Huffman编码是1952年由Huffman提出的一种编码方法。这种编码方法是根据信源数据符号发生的概率进行编码的。思想：在信源数据中出现概率越大的符号，编码以后相应的码长越短；出现概率越小的符号，其码长越长，从而达到用尽可能少的码符表示信源数据。它在无损变长编码方法中是最佳的。通过减少编码冗余来达到压缩的目的。哈夫曼编码基本思想1)统计