多媒體數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)

第四章多媒體數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)

4.1圖像數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)

必要性：多媒體數(shù)據(jù)量非常龐大，存儲(chǔ)、傳輸困難。

壓縮的前提：聲音、圖像數(shù)據(jù)存在大量冗余

壓縮的目的：消除冗余,便于存儲(chǔ)和傳輸4.2冗余種類(lèi)

一統(tǒng)計(jì)冗余：圖像數(shù)據(jù)存在大量的統(tǒng)計(jì)特征的重復(fù)。包括空間上的冗余和時(shí)間上的冗余

二信息熵冗余

信息熵定義為一組數(shù)據(jù)所表示的信息量

這種碼元編碼長(zhǎng)度的不經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的冗余稱為信息熵冗余

三結(jié)構(gòu)冗余

圖像大面積上存在著重復(fù)出現(xiàn)的相同或相近的紋理結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)構(gòu)冗余四知識(shí)冗余

人對(duì)圖像的理解與圖像所表現(xiàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性，從中可以總結(jié)出某種規(guī)律性變化五視覺(jué)冗余

圖像數(shù)據(jù)中存在著大量人眼覺(jué)察不到的細(xì)節(jié)

4.3圖像數(shù)據(jù)壓縮算法

數(shù)據(jù)編碼的前提：數(shù)字化壓縮算法標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)：

壓縮比指壓縮編碼后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)大小的比值

算法的復(fù)雜性和運(yùn)算速度

失真度要求：壓縮比要大。既壓縮前后所需的信息存儲(chǔ)量之比要大

實(shí)現(xiàn)壓縮的算法要簡(jiǎn)單，壓縮/解壓縮速度要快，盡可能地做到適時(shí)壓縮/解壓縮

恢復(fù)效果要好，盡可能恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)4.4編碼的分類(lèi)：（按編碼前后數(shù)據(jù)是否一致分類(lèi)）

1）無(wú)損編碼：解碼后的數(shù)據(jù)與編碼前的數(shù)據(jù)完全一致，沒(méi)有任何失真

2）有損編碼：解碼后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)有一定程度的失真

4.5常用編碼方法

1行程長(zhǎng)度編碼（游程編碼）

編碼方法：將一系列重復(fù)值用一個(gè)單獨(dú)的值再加上一個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)取代

aaaabbccccccc4a2b7c

011011011011100011

此法對(duì)于長(zhǎng)重復(fù)值串壓縮編碼很有效例：有一線狀圖像，其灰度隨長(zhǎng)度坐標(biāo)的關(guān)系如圖

011,011,011,011,101,101,101

100,011,011,1013預(yù)測(cè)編碼預(yù)測(cè)：用先前像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)計(jì)，將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行熵編碼

差分編碼調(diào)制(DPCM)其基本原理是基于圖像中相連像素之間的相關(guān)性，每個(gè)像素可通過(guò)與之相關(guān)的幾個(gè)像素來(lái)作預(yù)測(cè)。例：假設(shè)輸入信號(hào)已經(jīng)量化差值不再進(jìn)行量化。系統(tǒng)輸入為（0，1，2，1，1，2，3，3，4，4…..）x(n)0121123344……x`(n)0012112334……d(n…

例對(duì)下列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)編碼x(n)0112234544……x`(n)……d(n)……2哈夫曼編碼

基本思路：出現(xiàn)頻率越高的值其對(duì)應(yīng)的編碼長(zhǎng)度越短，反之出現(xiàn)頻率越低的值其對(duì)應(yīng)的編碼長(zhǎng)度越長(zhǎng)編碼步驟1統(tǒng)計(jì)信號(hào)源出現(xiàn)的概率

2將信號(hào)源符號(hào)按概率遞減順序排列

3把兩個(gè)最小的概率值加起來(lái)，作為一個(gè)新組合符號(hào)的概率

4重復(fù)步驟2、3，直到概率和達(dá)到1為止

5在每次合并信號(hào)源時(shí)，將合并的信號(hào)源分別標(biāo)記1和0

6尋找從每一信號(hào)源符號(hào)到概率為1的路徑，記錄下路徑上的1和0

7對(duì)每一符號(hào)寫(xiě)出1和0序列4模型法編碼

模型法編碼是利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的知識(shí)對(duì)圖像信號(hào)的分析與合成.

模型法編碼的關(guān)鍵是對(duì)特定的圖像建立模型，并根據(jù)這個(gè)模型確定圖像中景物的特征參數(shù)。解碼時(shí)利用圖像合成技術(shù)重建圖像.

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