第3章 圖像處理技術(shù)-2

1、3.4 算術(shù)編碼 通常情況下，霍夫曼編碼指定給每個符號一個整數(shù)位的編碼字。如前所述， 表示信息源Si，中的信息量，對應(yīng)于表示該字符所需的位數(shù)。但是，當(dāng)一個特定的符號Si出現(xiàn)概率很大時（接近于1.0）， 則接近0，這時指定一位表示該符號是非常浪費(fèi)的。1ilbP1ilbP算術(shù)編碼將整條代編碼信息當(dāng)做一個整體。 算術(shù)編碼的基本原理是：將要編碼的消息表示成實(shí)數(shù)0和1之間的一個間隔，取間隔中的一個數(shù)來表示消息，消息越長，編碼表示它的間隔就越小，表示這一間隔所需的二進(jìn)制位就越多。 算術(shù)編碼用到兩個基本的參數(shù)：和它的。信源符號的概率決定壓縮編碼的效率，也決定編碼過程中信源符號的間隔，而這些間隔包含在0到1之

2、間。編碼過程中的間隔決定了符號壓縮后的輸出。3.4 算術(shù)編碼對給定信源符號序列進(jìn)行算術(shù)編碼的步驟如下： 編碼器在開始時將“當(dāng)前間隔”設(shè)置為0,1)。根據(jù)信源符號的概率，將“當(dāng)前間隔”分為子間隔，每個符號一個子間隔，子間隔大小為信源符號的概率。根據(jù)信源符號序列，編碼器選子間隔對應(yīng)于下一個符號，并使它成為新的“當(dāng)前間隔”，編碼器將這個新的“當(dāng)前間隔”分為子間隔，子間隔的大小與下一個符號的概率成比例。重復(fù)步驟，直到符號序列的最后一位，消息編碼輸出可以是最后一個間隔中的任意數(shù)。3.4 算術(shù)編碼 假設(shè)信源符號為A,B,C,D，這些符號的概率分別為0.1,0.4,0.2,0.3，根據(jù)這些概率可把間隔0,1

3、分成4個子間隔：0,0.1、0.1,0.5、0.5,0.7、0.7,13.4 算術(shù)編碼字符串CADACDB算術(shù)編碼的編碼過程:字符串CADACDB算術(shù)編碼的解碼過程:算術(shù)編碼的特點(diǎn)如下： 算術(shù)編碼有基于概率統(tǒng)計(jì)的固定模式，也有相對靈活的自適應(yīng)模式。所謂自適應(yīng)模式的工作方式是：為各個符號設(shè)定相同的概率初始值，然后根據(jù)出現(xiàn)的符號做相應(yīng)的改變。自適應(yīng)模式適用于不進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)的場合。 當(dāng)信源符號的出現(xiàn)概率接近時，算術(shù)編碼的效率高于霍夫曼編碼。 算術(shù)編碼的實(shí)現(xiàn)過程比霍夫曼編碼復(fù)雜，但在圖像測試中表明，算術(shù)編碼效率比霍夫曼編碼效率高5%左右。 行程編碼又稱“”或“”，是一種非常簡單的統(tǒng)計(jì)編碼，該編碼。 有

4、些圖像，尤其是計(jì)算機(jī)生成的圖形往往有許多顏色相同的區(qū)域。在這些區(qū)域中，許多連續(xù)的掃描行都具有同一種顏色，或者同一掃描行上有許多連續(xù)的像素都具有相同的顏色值。在這些情況下就不需要存儲每一個像素的顏色值，而僅僅存儲一個像素值以及具有相同顏色的像素?cái)?shù)目。這種編碼稱為?；驹硎牵?設(shè)圖像中的某一行或某一區(qū)域像素經(jīng)采樣或某種方法變換后的系數(shù)為（x1,x2,xM）。某一行或某一塊內(nèi)像素值xi可分為k段，長度為li的連續(xù)串，每個串具有相同的值，如下圖所示，那么，該圖像的某一行或某一區(qū)域可由下面偶對（gi,li）1=i=k來表示： 121122,.,x,.,Mkkx xg lg lg l3.5 行程編碼其中

5、gi為每個串內(nèi)的代表值；li為串的長度。串長li就是行程長度，簡寫為RL，即由字符、采樣值或灰度值構(gòu)成的數(shù)據(jù)流中各個字符重復(fù)出現(xiàn)而 形成的字符串的長度。如果給出了形成串的字符、串的長度及串的位置，就能很容易地恢復(fù)出原來的數(shù)據(jù)流。一行圖像行程編碼示意圖一塊圖像數(shù)據(jù)行程編碼示意圖如圖所示的圖像塊可編碼為(4,8)、(5,6)，(6,10)、(7,4)、(8、4)、(9,6)、(A，12)、 (B,5)、(C、3)RL的基本結(jié)構(gòu)如圖所示： 串字符 串位置 串長XScRL 注：對于單一顏色背景可以達(dá)到很高的壓縮比，但對其他類型圖像，壓縮比很低。最壞情況下，每個像素都與它周圍的像素不同，文件長度加倍。行

6、程編碼(RLE) 對某些相同灰度級成片連續(xù)出現(xiàn)的圖像（如洪水圖），行程編碼也是一種高效的編碼方法。特別是對二值圖像，效果尤為顯著。在一個逐行存儲的圖像中，具有相同灰度值的一些像素的序列，稱為一個行程。行程編碼(RLE) 對圖像進(jìn)行行掃描時，行內(nèi)各像素的灰度級可組成一個整數(shù)序列x1, x2, , xN。在行程編碼中，我們將這個序列映射成整數(shù)對(gk, lk)，其中g(shù)k表示灰度級， lk表示行程長度，等于具有相同灰度級的相鄰像素的數(shù)目。 行程長度lk是一個隨機(jī)變量，其分布具有很大的不均勻性。采用B碼編碼更為合適。RLE編碼方法得到的代碼為：“80315084180”行程編碼(RLE) 一維行程編碼

7、：只考慮消除每行內(nèi)像素（或水平分解元素）的相關(guān)性，未考慮行間像素（垂直分解元素）的相關(guān)性。 二維行程編碼考慮兩個方向分解元素之間的相關(guān)性。行程編碼 RLE只用存一個代表那個灰度值的碼，另一個是行程的長度，而不必將相同的灰度值存很多很多次?？梢韵胂瘢簩τ趩我活伾尘翱梢赃_(dá)到很高的壓縮比，但對其它類型的圖像壓縮比很低，最壞的情況，每一個像素都與它周圍的像素不同，文件長度加倍。行程編碼(RLE)行程編碼可以分為定長和變長行程編碼兩種方式。行程編碼一般不直接用于多灰度圖像（彩色圖形）中，比較適用于二值圖像的編碼，如傳真圖像的編碼。例如，一個二值信源符號序列為：00001100111110001110000011則可以將其編碼為如下行程序列：42253352注：在二值序列中，1和0總是交替出現(xiàn)的。原圖像文件：17464字節(jié)行程編碼文件：7660字節(jié)壓縮比