1、2022-12-1615.4 预测编码预测编码1）基本思想 图像相邻像素间存在很强的相关性，通过观察其相邻像素取值，可以预测一个像素的大概情况。预测值和实际值存在误差，称为预测误差。预测误差的方差必然比原图像像素的方差小，因此对预测误差进行编码必然压缩其平均码长。2022-12-1625.4 预测编码预测编码2）预测误差的熵编码 对比一幅图像和其差分图像的标准差和熵。25520log47.94,7.456.94,4.56iiiHp Dp DLennaHLennaH 图象的标准差 差分图象的标准差 LennaLenna差分图象差分图象2022-12-163 预测编码的基本原理预测编码的基本原理
2、v由于量化和传送的仅是误差信号，根据一般扫描图像信号在空间及时间邻域内个象素的相关性，预测误差分布更加集中，即熵值比原来图象小，可用较少的单位象素比特率进行编码，使得图象数据得以压缩。12()exp2eep ee2022-12-164 DPCM工作原理工作原理2022-12-1653）DPCM预测编码 预测器的阶数对当前像素进行预测的像素集合中的像素个数，称为预测器的阶数。理论上预测器的阶数越大越好，当阶数大于3时其性能的改变非常有限。预测器的系数如一个3阶预测器中，各像素的权重称为预测器的系数。其既可以固定不变，也可以变化。1230.750.750.5nnnnxxxx2022-12-166其
3、它预测方法有：1.前值预测，用yxf,同一行中邻近前面一象素预测，即1,yxfyxf2.一维预测，用同一行中前面若干象素预测；3.二维预测，用几行内象素预测；4.三维预测，利用相邻两帧图像信号的相关性预测。2022-12-1675.5 变换编码(1)熵保持。正交变换具有熵保持性质，即正交变换不丢失信息，从而通过传输变换系数来传送信息。(2)能量保持性质。(3)能量重新分配与集中。在质量允许的情况下，可舍弃一些能量较小的系数。(4)去相关特性。正交变换可以使高度相关的空间图像值变为相关性很弱的变换系数。2022-12-168举例设x1和x2是相邻的两个像素点，灰度级为82022-12-16102
4、022-12-16111.子图像尺寸的选择原则子图像尺寸的选择影响到编码误差和计算的复杂度，实际中应考虑1.相邻子图像之间的相关性（冗余）降低到可接受的水平2.子图像的长和宽均为 2 的整数次幂一般情况下，压缩量和计算复杂度随子图像尺寸增加而增加，常用的尺寸为 88 和 1616。分块的好处：计算速度快；误差扩散小2022-12-16142022-12-16152022-12-161922022-12-16212022-12-1624161110162440516112121419265860551413162440576956141722295187806218223756681091037
5、724355564811041139249647887103121120101729295981121001039917182447999999991821266699999999242656999999999947669999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999636258574948363561595650473734216055514638332220545245393223191053444031241811943413025171283422926161374228271514
6、6510150-100000-2-1000000-1-10000000000000000000000000000000000000000000000122022-12-16282022-12-16335.6 混合编码混合编码实现的可能性及有效性：回顾一下讲过的几个内容的特点1.行程编码：擅长于重复数字的压缩。2.Huffman编码：擅长于像素个数的不同编码。3.DCT变换：擅长将高频部分分离出来。2022-12-16345.6 混合编码例：aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共22*8=176 bits)4 3 2 1 5 7 行程编码：4a3b2c1d5e7f (共6*
7、（8+3）=66Bits)176 662022-12-16355.6 混合编码 aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共22*8=176 bits)4 3 2 1 5 7 Huffman编码：f=01 e=11 a=10 b=001 c=0001 d=0000 1010101010001001001000100010000111111111101010101010101 (共 7*2+5*2+4*2+3*3+2*4+1*4=53 bits)176 66 532022-12-16365.6 混合编码 aaaa bbb cc d eeeee fffffff （共22*8=176
8、 bits)4 3 2 1 5 7 Hufman与行程编码混合：41030012000110000511701(共：3+2+3+3+3+4+3+4+3+2+3+2=35 bits)176 66 53 352022-12-163700111111223333334444444455555555666677777777777777777777777777772022-12-1638编码灰度概率重排1重排2重排3重排4重排5重排6728/6428282828283658/64881216202848/64888121636/64688816/6466864/644622/64302/642022-1
9、2-163900-10000020-10000040000000500000006000-1000700000007000000070000000输入数据对应概率054/6473/6413/6461/6451/6441/6421/642022-12-1640编码灰度概率重排1重排2重排3重排4重排5054/64545454545473/6433461013/64333461/6422351/641241/64121/64习题设有一幅设有一幅88图像，其灰度级分布见图所示图像，其灰度级分布见图所示。（1）对该图像进行）对该图像进行Huffman编码，并计算编码效率和压编码，并计算编码效率和压缩比；缩比；（2）对该图像的差分图像进行）对该图像的差分图像进行Huffman编码，并计算编编码，并计算编码效率和压缩比；码效率和压缩比；4444444045555540456665404567654045676540455555404444444044444440
