《数字图象处理》 第七章 图象编码

第七章图象编码 ·图象编码分类 图象编码中的保真度准则 PCM编码( Pulse Code Modulating 统计编码 预测编码 变换编码 其它一些压缩编码方法 静杰图象的一些主要数据文件压缩方式 图象压缩的国际标准 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 1 第七章 图象编码 • 图象编码分类 • 图象编码中的保真度准则 • PCM编码(Pulse Code Modulating) • 统计编码 • 预测编码 • 变换编码 • 其它一些压缩编码方法 • 静态图象的一些主要数据文件压缩方式 • 图象压缩的国际标准

7.图像编码分类 编码是把模拟制信号转换为数字制信号的一种技术,图 像编码技术不仅是应用线性脉冲编码调制法(线性PCM) 而更主要的是利用图像信号的统计特性以及视觉对图像的 生理学和心理学特性对图像进行信源编码 在信息论中,将通信过程概括为下图: 信源 信源编码}信道编码 调制 噪声 传输信道 用户 信源译码}信道译码 解调 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 2 7.1图像编码分类 编码是把模拟制信号转换为数字制信号的一种技术，图 像编码技术不仅是应用线性脉冲编码调制法（线性PCM）， 而更主要的是利用图像信号的统计特性以及视觉对图像的 生理学和心理学特性对图像进行信源编码。 在信息论中，将通信过程概括为下图：

信源编码: 对信源实现压缩、加密等一系处理,使处理后的信 号更适合于数字通信系统。在编码过程中尽量提高编码 效率,力求用最少的数码传递或存储最大的信息 信道编码: 任务是解决可靠性问题,是尽量使处理过的信号在 传输过程中不出差错或少出差错,即使出了差错也要有 能力尽量纠正错误。 图像编码属于信源编码的范畴 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 3 信源编码: 对信源实现压缩、加密等一系处理，使处理后的信 号更适合于数字通信系统。在编码过程中尽量提高编码 效率，力求用最少的数码传递或存储最大的信息。 信道编码: 任务是解决可靠性问题，是尽量使处理过的信号在 传输过程中不出差错或少出差错，即使出了差错也要有 能力尽量纠正错误。 图像编码属于信源编码的范畴

目前实用的编码方法可以可以分为三大类:即 预测编码,变换编码及统计编码。而这些方法既 适用于静止图像编码,世适用于电视信号编码。 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 4 目前实用的编码方法可以可以分为三大类：即 预测编码，变换编码及统计编码。而这些方法既 适用于静止图像编码，世适用于电视信号编码

7.2图像编码中的保真度准则 图像信号在编码和传输过程中会产生误差,尤其是在有损 压缩编码中,产生的误差应在允许的范围之内。在这种情况下 保真度准则可以用来衡量编码方法或系统质量的优劣。通常, 这种衡量的尺度可分为客观保真度准则和主观保真度准则 72.1客观保真度准则 通常使用的客观保真度准则有输入图像和输出图像的均方根 误差;输入图像和输岀图像的均方根信噪比两种。输入图像和 输出图像的均方根误差是这样定义的,设输入图像是由N×N 个像素组成,令其为f(xy),其中xy=0,1,2,,N-1。这样一幅图 像经过压缩编码处理后,送至受信端,再经译码处理,重建原 来图像,这里令重建图像为g(xy)。它同样包含N×N个像素, 并且xy=0,1,2,,N-1 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 5 7.2图像编码中的保真度准则 图像信号在编码和传输过程中会产生误差，尤其是在有损 压缩编码中，产生的误差应在允许的范围之内。在这种情况下， 保真度准则可以用来衡量编码方法或系统质量的优劣。通常， 这种衡量的尺度可分为客观保真度准则和主观保真度准则。 7.2.1客观保真度准则 通常使用的客观保真度准则有输入图像和输出图像的均方根 误差；输入图像和输出图像的均方根信噪比两种。输入图像和 输出图像的均方根误差是这样定义的，设输入图像是由N×N 个像素组成，令其为f(x,y)，其中x,y=0,1,2,…,N-1。这样一幅图 像经过压缩编码处理后，送至受信端，再经译码处理，重建原 来图像，这里令重建图像为g(x,y)。它同样包含N×N个像素， 并且x,y=0,1,2,…,N-1

在0,1,2,N-1范围内xy的任意值,输入像素和对应的输出 图像之间的误差可用下式表示: e(x,y)=g(x, y)-f(x, y) 而包含N×N像素的图像之均方误差为 ∑∑e(x,y) =0y=0 ∑∑g(x,y)-f(x,y) N=0N=0 由式方(5-2)可得到均方根误差为 1/2 rs 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 6 在0,1,2,…,N-1范围内x,y的任意值，输入像素和对应的输出 图像之间的误差可用下式表示： 而包含N×N像素的图像之均方误差为 由式方(5-2)可得到均方根误差为

如果把输入、输出图像间的误差看作是噪声,那 么,重建图像g(xy)可由下式表示: g(x, y)=f(x,y)+e(x, y 在这种情况下,另一个客观保真度准则——重建图像 的均方信噪比如下式表示: N-1N-1 ∑∑g:(x,y) ∑∑e(x,y) x=0y=0 N-1N-1 ∑∑g:(xy) ∑∑[g(x,y)-f(x,y) x=0y=0 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 7 如果把输入、输出图像间的误差看作是噪声，那 么，重建图像g(x,y)可由下式表示： 在这种情况下，另一个客观保真度准则——重建图像 的均方信噪比如下式表示：

均方根信噪比为 ∑∑g:(x,y) ∑[g(x,y)-f(x,y) 7.2.2主观保真度准则 图像处理的结果,绝大多数场合是给人观看,由研究人 员来解释的,因此,图像质量的好坏与否,既与图像本身 的客观质量有关,也与人的视觉系统的特性有关。有时候, 客观保真度完全一样的两幅图像可能会有完全不相同的视 觉质量,所以又规定了主观保真度准则,这种方法是把图 像显示给观察者,然后把评价结果加以平均,以此来评价 幅图像的主观质量。另外一种方法是规定一种绝对尺度, 例抑:20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 8 均方根信噪比为 7.2.2主观保真度准则 图像处理的结果，绝大多数场合是给人观看，由研究人 员来解释的，因此，图像质量的好坏与否，既与图像本身 的客观质量有关，也与人的视觉系统的特性有关。有时候， 客观保真度完全一样的两幅图像可能会有完全不相同的视 觉质量，所以又规定了主观保真度准则，这种方法是把图 像显示给观察者，然后把评价结果加以平均，以此来评价 一幅图像的主观质量。另外一种方法是规定一种绝对尺度， 例如：

)优秀的具有极高质量的图像; )好的是可供观赏的高质量的图像,干扰并不令人讨厌; 3)可通过的图像质量可以接受,干扰不讨厌; 4)边缘的图像质量较低,希望能加以改善,干扰有些讨厌 5)劣等的图像质量很差,尚能观看,干扰显著地令人讨厌 6)不能用图像质量非常之差,无法观看 另外常用的还有两种准则,即妨害准则和品质准则 妨害准则如下五级: 1)没有妨害感觉; 2)有妨害,但不讨厌 3)能感到妨害,但没有于扰; 4)妨害严重,并有明显干扰; 5)不能接收信息 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 9 1) 优秀的具有极高质量的图像； 2）好的是可供观赏的高质量的图像,干扰并不令人讨厌； 3）可通过的图像质量可以接受,干扰不讨厌； 4) 边缘的图像质量较低,希望能加以改善,干扰有些讨厌； 5) 劣等的图像质量很差,尚能观看,干扰显著地令人讨厌； 6）不能用图像质量非常之差,无法观看。 另外常用的还有两种准则，即妨害准则和品质准则。 妨害准则如下五级： 1）没有妨害感觉； 2）有妨害,但不讨厌； 3）能感到妨害,但没有于扰； 4）妨害严重,并有明显干扰； 5）不能接收信息

品质准则如下七级 1)非常好; 2)好; 3)稍好; 4)普通; 5)稍坏; 6)恶劣; 7)非常恶劣 总之,主观保真度评价方法的准则可不同,但其基本 原理都一样,当然,对观察者的视觉条件应有一定的 要求 2021年2月20日 数字图象处理演示稿纪玉波制作

2021年2月20日 数字图象处理演示稿 纪玉波制作 (C) 10 品质准则如下七级： 1）非常好； 2）好； 3）稍好； 4）普通； 5) 稍坏； 6）恶劣； 7) 非常恶劣。 总之，主观保真度评价方法的准则可不同，但其基本 原理都一样，当然，对观察者的视觉条件应有一定的 要求