第十章模糊图像变换编码 指导教师：高新波 学 生：王来雄 2003年12月
第十章 模糊图像变换编码 指导教师：高新波 学 生： 王来雄 2 0 0 3 年 1 2 月
第十章模糊图像变换编码 ■1图像编码的目的 ■2图像压缩编码的方法 ·3模糊图像变换编码
第十章 模糊图像变换编码 ◼ 1 图像编码的目的 ◼ 2 图像压缩编码的方法 ◼ 3 模糊图像变换编码
1图像编码的目的 图像编码是为了压缩数据量巨大的图像 信息，以利于图像的传输，存储，处理 和交换。 而图像内数据之间存在大量冗余，使得图 像压缩编码成为可能
1图 像 编 码 的 目 的 ◼ 图像编码是为了压缩数据量巨大的图像 信息，以利于图像的传输，存储， 处理 和交换。 ◼ 而图像内数据之间存在大量冗余, 使得图 像压缩编码成为可能
2图像压缩编码的方法 图像压缩编码 无损庒缩 有损压缩 Huffman编码 行程编码 预测编码 变换编码模型编码 矢量量化 混合编码 算术编码 运动补偿 DCT分型编码 JPEG Lempel-Zev 子带编码 MPEG H261
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法
2图像压缩编码的方法 (1)预测编码是利用相邻像素的相关性进行 预测预测编码通常不是直接对信号编码，而是 对预测误差编码当预测比较准确，误差较小时 可达到编码压缩的目的这种编码被称为差分脉 冲编码(DPCM) 原图像 量化器 编码器 信道 预测器
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 （1）预测编码是利用相邻像素的相关性进行 预测.预测编码通常不是直接对信号编码,而是 对预测误差编码.当预测比较准确,误差较小时, 可达到编码压缩的目的.这种编码被称为差分脉 冲编码(DPCM)
2图像压缩编码的方法 (2)正交变换编码由三部分组成，即图像输入与变换 编码，逆变换.在变换阶段，系统将原图分成若干子块，对 每个子块进行某种正交变换.通过变换，降低或消除相 邻象素之间或相邻扫描行之间的相关性，提供了用于编 码压缩的变换系数矩阵.编码过程实现图像信息的压缩 统计表明，在变换域中，图像信号的绝大部分集中在低 频部分，编码中如果略去那些能量很小的高频成分，或 者给那些高频成分分配较少的比特数，就可以大幅减少 图像传输或存储的数据量.常见的正交变换有KL变换 DFT变换，Walsh-Hadamard?变换及DCT等
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 （2）正交变换编码由三部分组成,即图像输入与变换, 编码,逆变换. 在变换阶段,系统将原图分成若干子块, 对 每个子块进行某种正交变换. 通过变换, 降低或消除相 邻象素之间或相邻扫描行之间的相关性, 提供了用于编 码压缩的变换系数矩阵. 编码过程实现图像信息的压缩. 统计表明, 在变换域中, 图像信号的绝大部分集中在低 频部分, 编码中如果略去那些能量很小的高频成分, 或 者给那些高频成分分配较少的比特数, 就可以大幅减少 图像传输或存储的数据量. 常见的正交变换有K-L变换, DFT变换,Walsh-Hadamard变换及DCT等
2图像压缩编码的方法 (3)统计编码是根据信源的概率分布特性，分配可变长的 码字（其具有唯一可译性）进行编码.常见的统计编码有 Huffman编码，算术编码等.JPEG先经DCT,然后作 Huffiman编码。 (4)矢量量化编码是将K个(K>=2)样值形成一个K维空间 中的一个矢量，然后对此矢量进行一次量化，只传输或存储 矢量的地址.因此能大大地提高压缩比.矢量量化总是优于 标量量化，这是因为矢量量化有效地利用了矢量中各分量 间地四种相关性（线性依赖性，非线性依赖性，概率密度函 数的形状和矢量维数)来去除多余度.矢量量化是标量量化 的多维扩展
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 （3) 统计编码是根据信源的概率分布特性, 分配可变长的 码字(其具有唯一可译性)进行编码.常见的统计编码有 Huffman编码, 算术编码等. JPEG先经DCT， 然后作 Huffman编码。 (4) 矢量量化编码是将K个(K>=2)样值形成一个K维空间 中的一个矢量, 然后对此矢量进行一次量化, 只传输或存储 矢量的地址. 因此能大大地提高压缩比. 矢量量化总是优于 标量量化, 这是因为矢量量化有效地利用了矢量中各分量 间地四种相关性(线性依赖性, 非线性依赖性, 概率密度函 数的形状和矢量维数)来去除多余度. 矢量量化是标量量化 的多维扩展
2图像压缩编码的方法 (⑤)小波变换编码的本质是多分辨率或多尺度地分 析信号，适合人眼视觉分辨率的不均匀性.小波变 换的优点是分辨率高，无方块效应.JPEG2000采用 了LeGalls5/3和Daubechies9/7小波。 由Shapiro提出的EZW(embedded I zero-tree wavelet)算法，不仅具有较高的编码效率，而且 在不损失编码效率的前提下能够产生嵌入式码流 支持多码率解码.彭进业提出了一种改进型的自 适应嵌入式零树小波图像编码方法，利用自适应 的小波系数增加了编码过程中的零树个数，提 高了编码效率
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 (5) 小波变换编码的本质是多分辨率或多尺度地分 析信号,适合人眼视觉分辨率的不均匀性.小波变 换的优点是分辨率高, 无方块效应. JPEG2000采用 了LeGall5/3 和Daubechies9/7小波。 由Shapiro提出的EZW(embedded zero-tree wavelet)算法, 不仅具有较高的编码效率, 而且 在不损失编码效率的前提下能够产生嵌入式码流, 支持多码率解码. 彭进业提出了一种改进型的自 适应嵌入式零树小波图像编码方法, 利用自适应 的小波系数, 增加了编码过程中的零树个数, 提 高了编码效率
2图像压缩编码的方法 (6)分形编码利用了自然物体（比如云，森林远景等）结构上 的自相似性，而这种自相似性是图像整体与局部相关性的 表现首先对图像进行分块，然后再寻找各块之间的相关性， 相关性的描述主要是依靠仿射变换来确定，一旦找到了每 块的仿射变换，就保存下此放仿射变换的系数，由于仿射变 换的系数量远小于每块的数据量，因而图像得以大幅度的 压缩.但分形编码一般只适用于自然物体. 罗强提出一种基于分形几何形状比例可变的分形图像编码 方法，以分形几何比例分别为2：1和3：2的最佳父块逼近子 块程度的实验为例，得出父块越大，父块逼近子块程度越 差的结论.表明，分形何比例可变的混合分形编码方法 与其它单一几何比例分形编码方法相比，图像的压缩率和 峰值信噪比均有提高，编码时间也有所减少
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 (6) 分形编码利用了自然物体(比如云, 森林远景等)结构上 的自相似性,而这种自相似性是图像整体与局部相关性的 表现.首先对图像进行分块, 然后再寻找各块之间的相关性, 相关性的描述主要是依靠仿射变换来确定,一旦找到了每 块的仿射变换, 就保存下此放仿射变换的系数, 由于仿射变 换的系数量远小于每块的数据量, 因而图像得以大幅度的 压缩. 但分形编码一般只适用于自然物体. 罗强提出一种基于分形几何形状比例可变的分形图像编码 方法, 以分形几何比例分别为2:1和3:2的最佳父块逼近子 块程度的实验为例, 得出父块越大, 父块逼近子块程度越 差的结论. 表明, 分形几何比例可变的混合分形编码方法 与其它单一几何比例分形编码方法相比, 图像的压缩率和 峰值信噪比均有提高, 编码时间也有所减少
2图像压缩编码的方法 (⑦)模型基编码的基本思想：构造一个用二维 图像编码序列表达三维被视景物的模型，用该 模型去分析/合成图像.这种编码是建立在对图 像信息的理解之上的，其编码过程是对图像的 分析过程，而其解码过程是对图像信息的合成过 程
2 图 像 压 缩 编 码 的 方 法 (7) 模型基编码的基本思想: 构造一个用二维 图像编码序列表达三维被视景物的模型, 用该 模型去分析/合成图像. 这种编码是建立在对图 像信息的理解之上的, 其编码过程是对图像的 分析过程,而其解码过程是对图像信息的合成过 程