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1、第二章多媒体数据压缩基础第1 页，本讲稿共29 页2.1图像数据压缩基础必要性：多媒体数据量非常庞大，存储、传输困难。第2 页，本讲稿共29 页2.1.1彩色空间及其变换一RGB 颜色模式二CMYK 颜色模式三HSB 颜色模式四YUV 颜色模式第3 页，本讲稿共29 页五 YUV 颜色模式YUV 颜色模式是电视系统中常用的颜色模式，该模式由一个亮度信号Y 和两个色差信号U、V 组成彩色全电视信号经色度通道取出色度信号，通过梳状滤波器分离成互为正交的两个已调色差信号分量（U、V），再在相应的解调器中分别进行同步解调，从而得到色差信号B-Y 和R-Y，又通过基色矩阵电路变换为RGB 三基色信号。第
2、4 页，本讲稿共29 页RGB 模式转换为YUV 模式=Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.147R-0.289G+0.436BV=0.615R-0.515G-0.100BR=G=B=255第5 页，本讲稿共29 页优点：1YUV 是相互独立的，可分别编码2可利用人眼的视觉特性降低数字彩色图像的存储容量第6 页，本讲稿共29 页例：RGB888921600表示相邻的4个像素所需字节数RGB：（4）个R（4）个G）4个B共（12）字节YUV：（4）个Y（1）个U（1）个V共（6）字节与YUV 颜色模式类似的一种称为YCrCb颜色模式，主要适用于计算机用的显示器。第7 页，本讲稿
3、共29 页2.1.2图像数据压缩的可能性压缩的前提：声音、图像数据存在大量冗余压缩的目的：消除冗余第8 页，本讲稿共29 页2.1.3冗余种类一统计冗余：图像数据存在大量的统计特征的重复。包括空间上的冗余和时间上的冗余二信息熵冗余信息熵定义为一组数据所表示的信息量这种码元编码长度的不经济带来的冗余称为信息熵冗余第9 页，本讲稿共29 页三结构冗余图像大面积上存在着重复出现的相同或相近的纹理结构，称为结构冗余第10 页，本讲稿共29 页四知识冗余人对图像的理解与图像所表现内容的基础知识有相当大的相关性，从中可以总结出某种规律性变化第1 1 页，本讲稿共29 页五视觉冗余图像数据中存在着大量人眼觉
4、察不到的细节第12 页，本讲稿共29 页2.2图像数据压缩算法数据编码的前提：数字化数据压缩的目的：便于存储和传输第13 页，本讲稿共29 页压缩算法标准评价：压缩比指压缩编码后的数据与原始数据大小的比值算法的复杂性和运算速度失真度第14 页，本讲稿共29 页要求：压缩比要大。既压缩前后所需的信息存储量之比要大实现压缩的算法要简单，压缩/解压缩速度要快，尽可能地做到适时压缩/解压缩恢复效果要好，尽可能恢复原来的数据第15 页，本讲稿共29 页编码的分类：（按编码前后数据是否一致分类）1）无损编码：解码后的数据与编码前的数据完全一致，没有任何失真2）有损编码：解码后的数据与原始数据有一定程度的失
5、真第16 页，本讲稿共29 页3.2.1行程长度编码（游程编码）编码方法：将一系列重复值用一个单独的值再加上一个计数值来取代aaaabbccccccc4a2b7c011011011011100011此法对于长重复值串压缩编码很有效第17 页，本讲稿共29 页例：有一线状图像，其灰度随长度坐标的关系如图011,011,011,011,101,101,101100,011,011,101第18 页，本讲稿共29 页222哈夫曼编码基本思路：出现频率越高的值其对应的编码长度越短，反之出现频率越低的值其对应的编码长度越长第19 页，本讲稿共29 页编码步骤1统计信号源出现的概率2将信号源符号按概率递减
6、顺序排列3把两个最小的概率值加起来，作为一个新组合符号的概率4重复步骤2、3，直到概率和达到1为止5在每次合并信号源时，将合并的信号源分别标记1和06寻找从每一信号源符号到概率为1的路径，记录下路径上的1和07对每一符号写出1和0序列第20 页，本讲稿共29 页第21 页，本讲稿共29 页223预测编码预测：用先前像素数据对当前像素数据进行预计，将预测数据与实际数据的差值进行熵编码差分编码调制(DPCM)其基本原理是基于图像中相连像素之间的相关性，每个像素可通过与之相关的几个像素来作预测。第22 页，本讲稿共29 页第23 页，本讲稿共29 页例：假设输入信号已经量化差值不再进行量化。系统输入
7、为（0，1，2，1，1，2，3，3，4，4.）第24 页，本讲稿共29 页x(n)0 1 2 1 1 2 3 3 4 4.x(n)0 0 1 2 1 1 2 3 3 4d(n)0 1 1-1 0 1 1 0 1 0第25 页，本讲稿共29 页例对下列数据进行预测编码x(n)0 1 1 2 2 3 4 5 4 4 3 2 2 2x(n)0 d(n)0 第26 页，本讲稿共29 页224变换编码变换编码就是将时域信号变换到频域信号上进行处理的方法第27 页，本讲稿共29 页225模型法编码模型法编码是利用计算机视觉和计算机图形学的知识对图像信号的分析与合成模型法编码的关键是对特定的图像建立模型，并根据这个模型确定图像中景物的特征参数。解码时利用图像合成技术重建图像第28 页，本讲稿共29 页226混合编码第29 页，本讲稿共29 页