lsBN7-5084-2930-3 新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材电工程与自动化学 数容圈像程与分害础 第七章图像编码技术 黄爱民安向京骆力 中水水电出版往 食 国防科学 技术大学 Nat onal University of Defense Technology
数字图像处理与分析基础 第七章 图像编码技术 黄爱民 安向京 骆力 中国水利水电出版社 新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材 ISBN7-5084-2930-3
第七章图像编码 Image Coding 压缩目的 基本原理 基本方法 ■图像编码标准 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 第七章 图像编码 Image Coding n 压缩目的 n 基本原理 n 基本方法 n 图像编码标准
71编码的目的 ■减少数据量:存储量、传输时间 例1:一般彩色电视信号,YIQ色空间中各分量的带宽 分别为42MHz、1.5MHz、0.5MHZ,采样原理,采 样频率>=2倍原始信号频率,量化为8bit,1秒钟的 数据量为(4.2+1.5+0.5)*2*8=992 MBits,约为 100Mbits/s 1GB的CD-ROM存1分钟的原始电视节目 HDTV数据量约为12 GBits/S,1GB存6秒钟HDTV 彩色静止图像:3*1024*1024*8=3MB, 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 7.1 编码的目的 n 减少数据量：存储量、传输时间 例1:一般彩色电视信号,YIQ色空间中各分量的带宽 分别为4.2MHz、1.5MHz、0.5MHz，采样原理，采 样频率>=2倍原始信号频率，量化为8bit，1秒钟的 数据量为(4.2+1.5+0.5)*2*8=99.2MBits，约为 100Mbits/S， 1GB的CD-ROM存1分钟的原始电视节目。 HDTV数据量约为1.2GBits/S，1GB存6秒钟HDTV。 彩色静止图像：3*1024*1024*8=3MB
[图像通信的一般过程 图像 信源信道 采集编码编码图像 通信 图像 显示或信源信道 存储解码N解码k 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 图像通信的一般过程 图像 采集 信源 编码 信道 编码 信道 解码 信源 解码 图像 显示或 存储 图 像 通信
[基本概念 信源 o需要传输或存储的原始信息称为“信源”。包括语 音、图像、视频等信息源 o“信源编码”的主要任务是利用一定的编码方法降 低数码率,即比特率 信道 o信息传输的通路; o信息在传输中要增加可靠性、抗干扰能力,就要进 行“信道编码”,此时要进行奇偶校验等检测,需 要增加比特数。抗干扰能力越强,增加的比特数就 越多 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 基本概念 n 信源 ¡ 需要传输或存储的原始信息称为“信源” 。包括语 音、图像、视频等信息源。 ¡ “信源编码”的主要任务是利用一定的编码方法降 低数码率，即比特率。 n 信道 ¡ 信息传输的通路； ¡ 信息在传输中要增加可靠性、抗干扰能力，就要进 行“信道编码” ，此时要进行奇偶校验等检测，需 要增加比特数。抗干扰能力越强，增加的比特数就 越多
[图像编码压缩要研究的主要内容 ■信源压缩方法 o与信源模型有关 o语音,线性模型 比特率 o采样速率(每秒样本数)乘以样本精度 (比特/样本) ■逼真度准则或失真度准则 o平方误差准则 o基于主观感受的逼真度准则 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 图像编码压缩要研究的主要内容 n 信源压缩方法 ¡ 与信源模型有关 ¡ 语音，线性模型 n 比特率 ¡ 采样速率（每秒样本数）乘以样本精度 （比特/样本） n 逼真度准则或失真度准则 ¡ 平方误差准则 ¡ 基于主观感受的逼真度准则
编码准则 保真度准则:主观保真度准则、客观保真度准则 客观保真度准则:图像均方误差、均方根信噪比。 输入图像f(xy,输出g(xy,xy=0,1,2,…,NV-1, N-1N-1 (1)均方误差:MSE=∑∑[g(xy)-f(x,y)3 1/2 (2)均方根信噪比: ∑∑g2(x,y) (SNR)me= x=0y= ∑∑[g(xy)-f(x,y) (3)压缩比= 原图像编码每个象素平均所需bit数/压缩后象素平均所需bit数 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 4、编码准则 输入图像f(x,y),输出g(x,y),x,y=0,1,2,…,N-1, （1）均方误差： 1 0 1 0 2 2 [ ( , ) ( , )] 1 N x N y g x y f x y N MSE （2）均方根信噪比： 1/ 2 1 0 1 0 2 1 0 1 0 2 [ ( , ) ( , )] ( , ) ( ) N x N y N x N y rms g x y f x y g x y SNR （3）压缩比= 原图像编码每个象素平均所需bit数 / 压缩后象素平均所需bit数 保真度准则：主观保真度准则、客观保真度准则。 客观保真度准则：图像均方误差、均方根信噪比
主观保真度准贝 评分评价说明 优秀图像质量非常好 良好图像质量高,观看舒服,有干扰但不影响观看 可用图像质量可接受,有干扰但不太影响观看 刚可看图像质量差,干扰有些影响观看,希望改进 差 图像质量很差,干扰严重妨碍观看 不能用图像质量极差,不能使用 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 主观保真度准则 评分 评价 说明 1 优秀 图像质量非常好 2 良好 图像质量高，观看舒服，有干扰但不影响观看 3 可用 图像质量可接受，有干扰但不太影响观看 4 刚可看 图像质量差，干扰有些影响观看，希望改进 5 差 图像质量很差，干扰严重妨碍观看 6 不能用 图像质量极差，不能使用
[72图像压缩的基本原理 ■1、压缩的根据:图像数据量>信息量 Ⅰ=D-dlu,Ⅰ(信息量),D(数据量),du(冗余量) 保留意义完全的信息,支持查询与检索 冗余 edundancy信息和不相干 irrelevancy)的信息。 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 7.2 图像压缩的基本原理 n 1、压缩的根据：图像数据量>>信息量 I=D-du, I（信息量），D（数据量）， du（冗余量） 保留意义完全的信息，支持查询与检索。 冗余(redundancy)信息和不相干(irrelevancy)的信息
[压缩率 用冂表示一幅图像原来的数据量,n2表示压缩后 的数据量, 压缩率C定义为: Cr (7-2) 冗余量R可表示为: Rd=1-1/C (7-2) 数字圈像处理与分基
数字图像处理与分析基础 压缩率 用n1表示一幅图像原来的数据量，n2表示压缩后 的数据量， 压缩率 Cr 定义为： Cr = n1/ n2 （7-2） 冗余量 Rd 可表示为： Rd=1-1/Cr （7-2）