第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日Purpose图像压缩的概念、目的和意义图像的霍夫曼编码、香农编码、算术编码、行程编码方法ExplainContents了解图像压缩的目的和意义，熟悉图像保真度准则掌握图像霍夫曼编码、香农编码、算术编码、行程编码方法第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日图像压缩(ImageCompression)的概念数据压缩的研究内容包括数据的表示、传输、变换和编码方法，目的是减少存储数据所需的空间和传输所用的时间。图像压缩就是在一个可以接受的还原状况的前提下用尽可能少的比特数来表示源信号，即把需要存储或传输的图像数据的比特数减少到最少程度。图像压缩是通过编码实现的。概述第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日图像数据压缩的必要性图像数据的特点之一是信息量大。海量数据需要巨大的存储空间。如多媒体中的海量图像数据，不进行编码压缩处理，一张600M字节的光盘，只能存放20秒左右的640×480像素的图像。没有编码压缩，多媒体信息保存有多么困难是可想而知的。在现代通信中，图像传输已成为重要内容之一。采用编码压缩技术，减少传输数据量，是提高通信速度的重要手段。可见，没有图像编码与压缩技术的发展，大容量图像信息的存储与传输是难以实现的，多媒体、信息高速公路等新技术在实际中的应用会遇到很大困难。概述第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日图像数据压缩的可能性概述从信息论观点看，描述图像信源的数据由有用数据和冗余数据两部分组成。信息量数据量冗余量冗余量是可以压缩的，在实际应用中应尽量保证去除冗余量而不会减少信息量，即压缩数据在一定条件可以近似恢复。第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日数据冗余(DataRedundancy)编码冗余(CodingRedundancy)等长编码平均码长为3变长编码平均码长为2.7第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日数据冗余像素间冗余(InterpixelRedundancy)图像是由按一定规则排列起来的像素组成，图像中相邻像素的灰度往往相同或相近，这就称为像素间冗余或空间冗余。第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日数据冗余心理视觉冗余(PsychovisualRedundancy)175K1.46M受生理和心理上的影响，人眼对黑白和彩色信息的分辨率是有限的。光学上不一致的图像在视觉上可能是一样。第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日图像压缩系统模型信源信源编码器信道编码器通信线路或存储介质信源解码器信道解码器信宿压缩的有效性编码的可靠性第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日图像保真度准则描述解码图像相对原始图像偏离程度的测度一般称为保真度。常用的保真度准则可分为两大类：客观保真度准则和主观保真度准则。客观保真度准则最常用的客观保真度准则是原图像和解码图像之间的均方根误差和均方根信噪比两种。主观保真度准则很多解压图最终是供人观看的，一种常用的方法是让一组（不少于20人）观察者观察图像并给该图像评分，将他们对该图像的评分取平均，作为这幅图像的质量。第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日信息论要素(ElementsofInformationTheory)熵(Entropy)根据Shannon无干扰信息保持编码定理，若对原始图像数据的信息进行无失真图像编码，压缩后平均码长存在一个下限，这个下限是图像信息熵H。理论上最佳信息保持编码的平均码长可以无限接近图像信息熵H。但总是大于或等于图像的熵H。平均码长(AverageCodeLength)平均信息量度，图像中各灰度级比特数的统计平均值。M:灰度级数Pk:灰度级Wk出现的概率第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日编码效率CodingEfficiency冗余度Redundancy熵编码目的：使R尽量减少至H信息论要素(ElementsofInformationTheory)第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日例题设一离散信源如下：信源概率编码求信源X的熵、平均码长和编码效率。解：比特第13页，共32页，星期日，2025年，2月5日平均码长：编码