图像处理(六)——图像压缩

article/2025/9/25 0:23:35
  • 图像压缩模型
  • 图像数据中的冗余

三种数据冗余:编码冗余、像素冗余、视觉心理冗余
如果一个图像的灰度级编码,使用了多于实际需要的编码符号,就称该图像包含了编码冗余。
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  • 图像压缩中的信息论观点
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    字典压缩
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  • 有损压缩
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    .预测编码
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    图像信号的预测编码
    一幅数字图像可以看成一个空间点阵,图像信号不仅在水平方向是相关的,在垂直方向也是相关的。根据已知样值与待预测样值间的位置关系,可以分为:
    (1)一维预测(行内预测):利用同一行上相邻的样值进行预测。
    (2)二维预测(帧内预测):利用同一行和前面几行的数据进行预测。
    (3)三维预测(帧间预测):利用相邻几帧(或不同波段)上的取样值进行预
    变换编码

用一个可逆的、线性的变换(如傅立叶变换),把图像映射到变换空间,将图像像素集合转化为变换系数的集合
对系数集合进行量化和编码
对于大多数自然图像,重要系数的数量总是比较少的,因而可仅以较小的图像失真为代价,进行量化或完全抛弃

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变换的选择
(1)可以选择的变换
1)Karhunen-Loeve变换(KLT)
2)离散傅立叶变换(DFT)
3)离散余弦变换(DCT)
4)Walsh-Hadamard变换(WHT)
5)哈尔变换(HT)

(2)对变换的评价
按信息封装能力排序:
KLT,DCT,DFT,WHT,HT
由于KLT的基图像是数据依赖的,每次都要重新
计算Huv。因而很少使用。DFT的块效应严重。常用
的是DCT,已被国际标准采纳。其优点有:
1)基本没有块效应
2)信息封装能力强,把最多的信息封装在最少的系数中

子图尺寸的选择
子图尺寸的选择有两个原则:

  1. 如果n是子图的维数,n应该是2的整数次方
  2. 为便于降低计算复杂度
  3. n一般选为8x8或16x16。由实践得到
  4. 随着n的增加,块效应相应减少

截取、量化和编码
解决变换系数的选取、量化与编码问题
截取和量化一般有两种方法:
区域编码(子带编码)
(1)找出具有最大方差的m个系数的位置,并同时确定系数的坐标u和v,对所有子图像,这m个系数的Y’(u,v)值是保留的,其他的Y值被抛弃。其中m是一个可选常数。
(2)所有子图像使用相同的编码模板,大部分的信息应该包含在最大方差的变换系数中。每一个DCT变换系数被认为是一个随机变量,该变量的分布可以在所有变换子图像的集合上进行计算。
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门限编码(阈值编码、适应性编码)
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小波变换图像压缩

按照图像特性,选择合适的小波基
对图像进行小波变换
确定一个门限值,使超过该门限值的所有系数所具有的能量总和大于某个界限(例:99.99%)
对超过门限值的系数进行编码

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3.图像压缩标准

静止图像编码标准
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连续帧图像编码标准
通过减少帧间图像数据冗余,来达到减少数据量、压缩连续帧图像体积的目的
一个特定画面上的像素量值:
1)可以根据同帧附近像素来加以预测,被称为:帧内编码技术
2)可以根据附近帧中的像素来加以预测,被称为:帧间编码技术
将连续帧图像序列,分为参考帧和预测帧,参考帧用静止图像压缩方法进行压缩,预测帧对帧差图像进行压缩。由于帧差图像的数据量大大小于参考帧的数据量,从而可以达到很高的压缩比

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