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第九讲 图像压缩与编码
图像压缩:数据冗余、视觉冗余
行程编码的基本原理:通过改变图像的描述方式,来实现压缩。将一行中颜色值相同的相邻像素用一个计数值和该颜色值来代替
哈夫曼编码:一种利用信息符号概率分布特性的变字长的编码方法,对于出现概率大的信息符号编以短字长的码,对于出现概率小的信息符号编以长字长的码
哈夫曼编码过程:
分配码字长度时,首先将出现概率最小的两个符号的概率相加,合成一个概率
第二步把这个合成概率看成是一个新组合符号的概率,重复上述做法,直到最后只剩下两个符号的概率为止
完成以上概率相加顺序排列后,再反过来逐步向前进行编码
算数编码:
算术编码是一种从整个符号序列出发,采用递推形式连续编码的方法
在算术编码中,源符号和码字间的一一对应关系并不存在。1个算术码字要赋给整个信源符号序列,而码字本身确定0和1之间的一个实数间隔
随着符号序列中的符号数量的增加,用来代表它的区间间隔变小,而用来表达区间所需的信息单位(如bit)的数量变大。根据每个符号序列中的符号对应的区间的概率减少区间长度,确定区间范围
与huffman编码不同,这里不需要将每一个信源符号转换为整数个码字,所以在理论上它可以达到无失真编码定理给出的极限
双字长编码:
顾名思义,双字长码只有两种长度的码字,也叫准可变长码
双字长码编码的原理是,对出现概率高的信元用短字码,对出现概率低的用长字码。特别是短字码集中留下一个码字不用,将它作为长字码的前缀部分
双字长编码的压缩比不如Huffman编码,但是硬件实现较Huffman编码简单,抗干扰能力强,是一种亚最优编码
预测编码:
预测编码是统计冗余数据压缩理论的三个重要分支之一
预测编码的理论基础是现代统计学和控制论,它主要减少了数据在时间和空间上的相关性
对于静止图像来说,预测编码将被图像变换编码所取代
而预测编码对于视频信号来说,它充分利用了连续帧之间的统计冗余性,是当今主流技术并且还会流行于未来
预测编码的基本原理:
预测编码是根据图像数学模型利用以往的样本值对于新样本值进行预测,然后将样本的实际值与其预测值相减得到一个误差值,对这一误差值进行编码
如果模型足够好且样本序列在时间上相关性较强,那么误差信号的幅度将远远小于原始信号,从而可以用较少的电平类对其差值量化得到较大的数据压缩效果
变换编码:
变换编码的一个极其重要的作用是将信号中的能量尽可能集中在少数几个系数上
对这几个变换系数进行量化和传输,这样图像压缩率有明显的提高
在接受端进行反变化就可以得到重构图像