数字图像处理技术图像数据压缩学习教案

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1、会计学1数字图像处理技术数字图像处理技术(jsh)图像数据压缩图像数据压缩第一页，共87页。第2页/共87页第二页，共87页。221Mbps的通信(tng xn)回路。存储时，1张CD可存640M，则仅可以存放2.89秒的数据。第3页/共87页第三页，共87页。要(xyo)传送的时间是：270秒（4.5分）第4页/共87页第四页，共87页。第5页/共87页第五页，共87页。第6页/共87页第六页，共87页。第7页/共87页第七页，共87页。结论：只要接收端不会(b hu)产生误解，就可以减少承载信息的数据量。你的妻子，Helen，将于明天晚上6点零5分在上海的虹桥机场接你。 (23*2+10=

2、56个半角字符) 你的妻子将于明天晚上 6点零5分在虹桥机场接你。 (20*2+3=43个半角字符） Helen将于明晚6点在虹桥接你。 (10*2+7=27个半角字符）第8页/共87页第八页，共87页。n描述语言1）“这是一幅 2*2的图像(t xin)，图像(t xin)的第一个像素是红的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第四个像素是红的”。 2）“这是一幅这是一幅(y f)2*2的图的图 像，整幅图都是红色的像，整幅图都是红色的”。 由此我们知道，整理图 像的描述方法可以达到 压缩的目的。第9页/共87页第九页，共87页。RGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBR

3、GBRGBRGBRGBRGBRGB16RGB（采用(ciyng)8级量化）从原来的16*3*8=284bits压缩为：(1+3)*8=32bits第10页/共87页第十页，共87页。36353434343434323434333730343434343434343435343431343434343434343434343434343434343434343434343434342534第11页/共87页第十一页，共87页。第12页/共87页第十二页，共87页。 R G B2488822*2*2=242 =16,777,216(248,27,4)(251,32,15)(248,27,4)(24

4、8,27,4)256级量化第13页/共87页第十三页，共87页。第14页/共87页第十四页，共87页。又称为有损压缩(y su)。第15页/共87页第十五页，共87页。第16页/共87页第十六页，共87页。编码器X=x1,xnw=w1,wnA=a1,an第17页/共87页第十七页，共87页。)(log)()(21iqiixPxPxH=第18页/共87页第十八页，共87页。冗余度)()(xLxH=)()()(1xLxHxLr=第19页/共87页第十九页，共87页。信源的各种特性。第20页/共87页第二十页，共87页。像素 位平面编码增量调制熵编码算术编码DCT变换DPCM调制第一代压缩编码行程编

5、码第21页/共87页第二十一页，共87页。子带编码模型编码分层编码分型编码第二代压缩编码第22页/共87页第二十二页，共87页。第23页/共87页第二十三页，共87页。第24页/共87页第二十四页，共87页。器完全相同第25页/共87页第二十五页，共87页。第26页/共87页第二十六页，共87页。第27页/共87页第二十七页，共87页。第28页/共87页第二十八页，共87页。n行程编码是一种最简单的，在某些场合是非行程编码是一种最简单的，在某些场合是非常常(fichng)有效的一种无损压缩编码方法有效的一种无损压缩编码方法。n虽然这种编码方式的应用范围非常虽然这种编码方式的应用范围非常(fic

6、hng)有限，但是因为这种方法中所体有限，但是因为这种方法中所体现出的编码设计思想非常现出的编码设计思想非常(fichng)明确，明确，所以在图像编码方法中都会将其作为一种典所以在图像编码方法中都会将其作为一种典型的方法来介绍。型的方法来介绍。 第29页/共87页第二十九页，共87页。压缩比为：176：96=1.83:1第30页/共87页第三十页，共87页。压缩比为： 176：70=2.5：1因为只有白或黑，而且排版中一定要留出页边距，因为只有白或黑，而且排版中一定要留出页边距，因此，一般情况因此，一般情况(qngkung)下，可以只传输计数值即可。下，可以只传输计数值即可。第31页/共87页

7、第三十一页，共87页。第32页/共87页第三十二页，共87页。二维行程编码要解决的核心问题是二维行程编码要解决的核心问题是: : 将二维排列将二维排列(pili)(pili)的像素，采用某种方式转的像素，采用某种方式转化成一维排列化成一维排列(pili)(pili)的方式。之后按照一维行的方式。之后按照一维行程编码方式进行编码。程编码方式进行编码。第33页/共87页第三十三页，共87页。如下图所示，是两种典型的二维行程编码如下图所示，是两种典型的二维行程编码(bin (bin m)m)的排列方式：的排列方式：(a) (b) 第34页/共87页第三十四页，共87页。例：例：13013013012

8、9134133129130130130130129134133130130130130130129132132130130129130130129130130129129127128127129131 129131 130127128127128127128132132125126129129127129133132127125128128126130131131f=数据量：数据量：6464* *8=512(bit)8=512(bit)第35页/共87页第三十五页，共87页。n 如果按照如果按照(nzho)(nzho)行扫描的顺序排列的话，数据分布为行扫描的顺序排列的话，数据分布为：13013

9、0，130130，130130，129129，134134，133133，129129，130130；130130，130130，130130，129129，134134，133133，130130，130130； 130130，130130，130130，129129，132132，132132，130130，130130；129129，130130，130130，129129，130130，130130，129129，129129；127127，128128，127127，129129，131131，129129，131131，130130；127127，128128，127127，128

10、128，127127，128128，132132，132132；125125，126126，129129，129129，127127，129129，133133，132132；127127，125125，128128，128128，126126，130130，131131，131131第36页/共87页第三十六页，共87页。一维行程一维行程(xngchng)(xngchng)编码后为编码后为: :（3 3，130130），（），（1 1，129129），（），（1 1，134134），（），（1 1，133133），（），（1 1，129129），（），（4 4，130130），（），（1 1

11、，129129），（），（1 1，134134），（），（1 1，133133），（），（5 5，130130），（），（1 1，129129），（），（2 2，132132），（），（2 2，130130），（），（1 1，129129），（），（2 2，130130），（），（1 1，129129），（），（2 2，130130），（），（2 2，129129），（），（1 1，127127），（），（1 1，128128），（），（1 1，127127），（），（1 1，129129），（），（1 1，131131），（），（1 1，129129），（），（1 1，131131），（），

12、（1 1，130130），（），（1 1，127127），（），（1 1，128128），（），（1 1，127127），（），（1 1，128128），（），（1 1，127127），（），（1 1，128128），（），（2 2，132132），（），（1 1，125125），（，（1 1，126126），（），（2 2，129129），（），（1 1，127127），（），（1 1，129129），（），（1 1，133133），（），（1 1，132132），（），（1 1，127127），（），（1 1，125125），（），（2 2，128128），（），（1 1，126126），

13、（），（1 1，130130），），（2 2，131131）数据量为数据量为:46:46* *（3+83+8）=506(bit)=506(bit)压缩比为：压缩比为：512512：506=1.02:1506=1.02:1第37页/共87页第三十七页，共87页。如果按照列扫描如果按照列扫描(somio)(somio)的顺序排列的话，数据的顺序排列的话，数据分布为：分布为：130130，130130，130130，129129，127127，127127，125125，127127；130130，130130，130130，130130，128128，128128，126126，125125；13

14、0130，130130，130130，130130，127127，127127，129129，128128；129129，129129，129129，129129，129129，128128，129129，128128；134134，134134，132132，130130，131131，127127，127127，126126；133133，133133，132132，130130，129129，128128，129129，130130； 129129，130130，130130，129129，131131，132132，133133，131131；130130，130130，130130，

15、129129，130130，132132，132132，131131第38页/共87页第三十八页，共87页。一维行程一维行程(xngchng)(xngchng)编码为编码为: :数据量为数据量为:42:42* *（3+83+8）=462(bit) =462(bit) 压缩比为：压缩比为：512512：462=1.11:1462=1.11:1（3，130），（1，129），（2，127），（1，125），（1，127），（4， 130），（2，128），（1，126），（1，125），（4，130），（2，127），（1，129），（1，128），（5，129），（1，128），（1，129），

16、（1，128），（2， 134），（1，132），（1，130），（1，131），（2，127），（1，126），（2，133），（1，132），（1，130），（1，129），（1，128），（1，129），（1，130）， （1，129），（2，130），（1，129），（1，131），（1，132），（1，133），（1，131），（3，130），（1，129），（1，130），（2，132），（1，131）第39页/共87页第三十九页，共87页。如果按照方式如果按照方式(a)(a)扫描扫描(somio)(somio)的顺序排列的话，数的顺序排列的话，数据分布为：据分布为：130，130

17、，130，130，130，130，130，130，130；129，129，129，129，130，130，129；127，128，127，129，131，130，132，134，134；133，133，132，130，129，128，127，128，127，128，127，125，126，129，129；127，129，133，132，131，129，130，130；129，130，130，130，129，130，132，132；131，131，130，126，128，128，127，127第40页/共87页第四十页，共87页。一维行程一维行程(xngchng)(xngchng)编码为编码为:

18、 :数据量为数据量为:43:43* *（3+83+8）=473(bit) =473(bit) 压缩比为：压缩比为：512512：473=1.08:1473=1.08:1（7 7，130），（2，130），（4，129），（2，130），（1，129）；（1，127），（1，128），（1，127），（1，129），（1，131），（1，130），（1，132），（2，134），（2，133），（1，132），（1，130），（1，129），（1，128），（1，127），（1，128），（1，127），（1，128），（1，127），（1，125），（1，126），（2，129），（1，127

19、），（1，129），（1，133），（1，132），（1，131），（1，129），（2，130），（1，129），（3，130），（1，129），（1，130），（2，132），（2，131），（1，130），（1，126），（2，128），（2，127）第41页/共87页第四十一页，共87页。第42页/共87页第四十二页，共87页。n行程编码行程编码(bin m)要获得好的压缩率的前提是，有要获得好的压缩率的前提是，有比较长的相邻像素的值是相同的。比较长的相邻像素的值是相同的。n熵是指数据中承载的信息量。熵是指数据中承载的信息量。n所谓的熵编码所谓的熵编码(bin m)是指在完全不损失信息

20、量前是指在完全不损失信息量前提下最小数据量的编码提下最小数据量的编码(bin m)。第43页/共87页第四十三页，共87页。第44页/共87页第四十四页，共87页。压缩比为：压缩比为：176176：56=3.1456=3.14：1 1第45页/共87页第四十五页，共87页。第46页/共87页第四十六页，共87页。第47页/共87页第四十七页，共87页。cbafe7/227/225/225/224/224/222/222/2210f=11 e=01 a=00 b=101 c=1001 d=1000d1/221/223/223/226/226/2222/2222/2213/2213/229/229

21、/223/223/2210101010第48页/共87页第四十八页，共87页。压缩比为压缩比为176176：53=3.32:153=3.32:1f=11 e=01 a=00 b=101 c=1001 d=1000第49页/共87页第四十九页，共87页。第50页/共87页第五十页，共87页。88第51页/共87页第五十一页，共87页。8 8* *8 8分块的编码分块的编码(bin m)(bin m)压缩比压缩比为为2.12:12.12:11616* *1616分块的编码分块的编码(bin m)(bin m)压缩比压缩比为为1.64:11.64:1全图的编码全图的编码(bin m)(bin m)压

22、压缩比为缩比为1.09:11.09:1第52页/共87页第五十二页，共87页。第53页/共87页第五十三页，共87页。第54页/共87页第五十四页，共87页。正变换（分块）系数选择比特分配量化编码反变换未传系数补0反量化解码信道原始图像复原图像第55页/共87页第五十五页，共87页。第56页/共87页第五十六页，共87页。第57页/共87页第五十七页，共87页。第58页/共87页第五十八页，共87页。=1010222) 12(cos) 12(cos),()()(),(MxNyMNMNcyxyxfccF正变换(binhun)：=1010222) 12(cos) 12(cos),()()(),(M

23、NMNcMNyxFccyxf=1)(21xc0=x1,.,2 , 1=Nx逆变换：其中(qzhng)：第59页/共87页第五十九页，共87页。DCT变换(binhun)DCT逆变换原图像(t xin)除以量化矩阵取整1）编码过程：2）解码过程：压缩图像乘以量化矩阵取整压缩图像解压图像第60页/共87页第六十页，共87页。Huffman:42bitsHuffman:42bits； 压缩比为压缩比为3.05:13.05:1Huffman:16bits;Huffman:16bits;压缩比为：压缩比为：8:18:1=29221714241613141914121216111116C例：例：=5660

24、6159586059625759596157586059F原图像原图像(t xin)为：为：DCTDCT变换变换除以量化系数除以量化系数(xsh)，取，取整整236.254.51692.47491.56361.05920.17681.17130.78031.76780.43872.251.71251.00310.28030.86780.1768D=15000000000000000D=第61页/共87页第六十一页，共87页。第62页/共87页第六十二页，共87页。原图解压图第63页/共87页第六十三页，共87页。第64页/共87页第六十四页，共87页。第65页/共87页第六十五页，共87页。

25、176 66第66页/共87页第六十六页，共87页。 176 66 53第67页/共87页第六十七页，共87页。 176 66 53 35 1:12.67:13.32:1 5.03:1第68页/共87页第六十八页，共87页。一次小波变换一次小波变换(binhun)DCTDCT变换变换(binhun).(binhun).行程编码行程编码HuffmanHuffman编码编码一次小波变换一次小波变换HuffmanHuffman编码编码变字长行程编码变字长行程编码差值编码差值编码第69页/共87页第六十九页，共87页。复原图复原图原图原图算法算法(sun (sun f)1f)1信噪比：信噪比：66.0

26、266.02压缩比压缩比:11.83:1:11.83:1第70页/共87页第七十页，共87页。复原图复原图原图原图信噪比：信噪比：64.5564.55压缩比压缩比:26.50:1:26.50:1算法算法(sun (sun f) 2f) 2第71页/共87页第七十一页，共87页。原图原图JPEG 100JPEG 100：1 1混合编码混合编码 400:1400:1混合编码混合编码 600:1600:1第72页/共87页第七十二页，共87页。第73页/共87页第七十三页，共87页。第74页/共87页第七十四页，共87页。第75页/共87页第七十五页，共87页。第76页/共87页第七十六页，共87页。第77页/共87页第七十七页，共87页。第78页/共87页第七十八页，共87页。第79页/共87页第七十九页，共87页。第80页/共87页第八十页，共87页。第81页/共87页第八十一页，共87页。第82页/共87页第八十二页，共87页。第83页/共87页第八十三页，共87页。第84页/共87页第八十四页，共87页。第85页/共87页第八十五页，共87页。第86页/共87页第八十六页，共87页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第87页/共87页第八十七页，共87页。