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1、第第7章章 图像编码与压缩图像编码与压缩 例如可用-3，-2，-1，0 ，1，2，3来代表主观评价很差，较差，稍差，相同，稍好，较好，很好。评分评价说明1优秀图像质量非常好，如同人能想象出的最好质量2良好图像质量高，观看舒服，有干扰但不影响观看3可用图像质量可以接受，有干扰但不太影响观看4刚可看图像质量差，干扰有些妨碍观看，观察者希望改进5差图像质量很差，几乎无法观看6不能用图像质量极差，不能使用表表7.1 7.1 电视图像质量评价尺度电视图像质量评价尺度f(x,y)信源编码信道编码信道信道解码信源解码f(x,y)一个常用于图像压缩系统模型一个常用于图像压缩系统模型编码器模型 f(x,y)转换
2、器量化器 符号编码器信道信道符 号 解 码器反 向 转 换器f(x,y)（a）信源编码器）信源编码器（b）信源解码器）信源解码器)(log)(kakpxInkkaknkkkkppxIpxIEH11log)()(1.1.理论基础理论基础 （7-9） （7-10） 2. Huffman2. Huffman编码编码 1212:( ):()()()NNAaaaA PP AP aP aP a1()1NiiP a12:,rXxxxHuffmanHuffman编码具体方法：编码具体方法：123456,Xx xx xxx12( )0.4, ()0.3P xP x3()0.1,P x456()0.1, ()0.
3、06, ()0.04P xP xP x123456,Ww w w w w w符号 概率 x1 0.7x2 0.3x3 0.1x7 0.1x5 0.06x6 0.041 0.70.30.10.10.120.70.30.20.130.70.30.370.60.7B61()iiPn实现nxx ,.,1nxx ,.,1kxx ,.,1nkxx,.,111()()knijijkPxPx06LCFNlse*LCFNree*12( ,)Mxxx121122( ,)(,),(,),(,)Mkkxxxglglgligil(,),1iiglik ilRL的基本结构 游程编码分为定长游程编码和变长游程编码两类。 定
4、长游程编码是指编码的游程所使用位数是固定的，即RL位数是固定的。如果灰度连续相同的个数超过了固定位数所能表示的最大值，则进入下一轮游程编码。 变长游程编码是指对不同范围的游程使用不同位数的编码，即表示RL位数是不固定的。X SC RL串字符串位置串长 游程编码一般不直接应用于多灰度图像，但比较适合于二值图像的编码。 为了达到较好的压缩效果，有时游程编码和其他一些编码方法混合使用。RLC比较适合二值图像数据序列，其原因是在二值序列中，只有“0”和“1”两种符号；这些符号的连续出现，就形成了“0”游程：L(0)，“1”游程：L(1)。 定义了游程和游程长度之后，就可以把任何二元序列变换成游程长度的
5、序列，简称游程序列。这一变换是可逆的，一一对应的。 ),(jif),(),(),(jifjifjie（7-13） 预测器源图像熵编码器编码表压缩源图像),(jif), 1() 1, 1() 1,(),(321jifajifajifajif),(),(),(jifjifjie), 1() 1, 1() 1,(),(321jifajifajifajif（7-14） （7-15） ),(jif (a+b)/2),(jif),(),(),(jifjifjie压缩算法流程图量化器编码器预测器信道传输解码器输入输出预测器( , )f i j( , )e i j(, )e i j( , )fi j( , )
6、fi j( , )f i j( , )e i j( , )fi j),(jiff(x,y)重建f(x,y)图象正交变换样本选择量化编码F(u,v)( , )F u v( , )F u v( , )F u v反正交变换补零解码数字信道iiiVTVLllxXLM11（7-32） LlTllTllTxxMxMMXXLMXMXE11)()(xMXTY（7-33） （7-34） TXYTTx1 1 0 00 0 N N （7-35） x x6 2 06 2 02 2 2 2 1 10 0 1 11 10|xI011012202600000001101220261231V2V3V0.9180.3920.0
7、670.3330.6670.6670.2170.6340.742Y=TX=0.918 0.329 0.0670.333 0.667 0.6670.217 0.637 0.772 2 10.1= 2.2370.067 0.127 Y Y = =T T X XT TT T = =6.857 0 00 2 0 0 0 0.176 vNyuNxyxfNvEuEvuCNxNy212cos212cos),(2)()(),(10102/1)()(vEuE1)()(vEuE（7-38） 2/1)()(vEuE1)()(vEuE vNyuNxvuCvEuENyxfNuNv212cos212cos),()()(2
8、),(1010（7-39） 二维离散余弦变换核具有可分离特性，所以，其正变换和逆变换均可将二维变换分解成系列一维变换(行、列)进行计算。 在DCT为主要方法的变换编码中，一般不直接对整个图像进行变换，而是首先对图像分块，将MN的一幅图像分成不重叠的M/KN/K个KK块分别进行变换。这样做的好处主要体现在： 第一，降低运算量，如对一幅512512图像，分块变换仅需约13的运算量； 其次，后续的量化和扫描处理可以得到明显的简化； 第三，容易将传输误差引起的错误控制在一个块内，而不是整个图像扩散。分块大小通常选8 8和16 16。88块编码器DCT正变换量化器熵编码器量化表熵编码器源图像数据压 缩 的图 像 数据解码器逆变换(IDCT)反量化器熵解码器量化表熵编码器恢复的图像数据给出给出DCTDCT变换系数量化过程。变换系数量化过程。DCj-2DCj-1DCjDCj+1DCj+2AC0DCAC0AC7AC7NNNNSSSS两个非零值间连续零个数表示下一个非零值需要的比特数第一个字节下一个字节(Run Length)(Size)下一个非零值的实际值外部控制编码比特流a) 视频编码b) 视频解码编 码 控 制信源编码器多路视频编码器发送缓冲区接收缓冲区多路视频解码器信源解码器视频信号