数字图像处理数字图像的压缩编码

第5章 数字图像的压缩编码5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 概述 预测编码 统计编码 变换编码 位平面编码 静止图像压缩编码实例 图像压缩的国际标准简介1

5.1 概述5.1.1 幅度特征 5.1.2 直方图特征 5.1.3 变换系数特征

5.1 概述图像预处理 图像分割 图像分析 特征提取 目标识别

图像变换 图像增强 图像恢复

灰度分割 边缘检测 区域分割 数字图像处理过程

图像特征 图像描述 图像分析

5.1 概述 问题1:数字图像的特点？ 数据量大：512×512×8bit=256KB 256KB×25帧/秒=6400KB=6.25MB 占用的频带较宽：电视图像的带宽5~6MHz,而语 言带宽4KHz,频带越宽，技术实现难度越大

像素相关性大：压缩潜力大 评价受人的影响大(军标)

5.1 概述 图像的特点数据量大，为其存储、传输带来困难，需压缩

例：电话线传输速率一般为56kbit/s(波特率)一幅彩色图像640×480×24bit = 7Mbit大小 1.传输一幅图像：时间约2分钟左右 如压缩20倍，传一幅图6s左右，可以接受，实用 2.实时传送：640×480×24bit×25帧/s=175Mbit/s,

时间为50min左右5

5.1 概述3.40G硬盘，40000MB×8÷175Mbit/s=约30min 4.如果以200bpi的分辨率传输，一张A4稿纸内容的数 据量为(200×210/25.4)×(200×297/25.4bit) =3866948 bit, 需要传送的时间是67s 实时，要专用信道(卫星、微波网、专线网等技术)

另外，大量资料需存储(遥感、医学CT、MR)

5.1.1 图像压缩编码的必要性 图像的数据量特别大，同时现在对图像需求的增长 超过了网络带宽的限制，所以压缩是图像传输和存储 的一个关键技术 由于图像压缩的巨大商业潜力，激励着人们提高现 有的技术或发现新的技术

5.1.1 图像压缩编码的必要性

火星腐蚀.jpg

debbie. bmp BMP是一种与设备无关的位图格式。 256×256,65KB 一般采用非压缩模 式8

400×400,10.9KB,原图像数据468KB

5.1.1 图像压缩编码的必要性

2000年5月植被指数遥感图.bmp,原图像数据976×720=2MB9

5.1.1 图像压缩编码的必要性

Buaa.jpg,0.98MB ,原图像数据1900×1560=8.5MB10

5.1.1 图像压缩编码的必要性

Water.tiff,640×480,905KB,无损11

5.1.1 图像压缩编码的必要性GIF(Graphics Interchange Format)是由 为了方便网络传送图像数据 而制定的一种图像文件格式， 主要采用无损数据压缩方法 中压缩效率较高的LZW(字典 压缩)算法。 214×155 12帧 43.1KB

原图像数据1166KB

5.1.1 图像压缩编码的必要性PNG是Fireworks的文 件格式，专门针对网 页设计的一种无损压 缩图像文件格式 。 PNG使用从LZW派生的 无损数据压缩算法 。 1024×768 1.62MB 原图像数据2.36MB

5.1.1 图像压缩编码的必要性视频大小：1280×720 帧率：29.915fps

持续时间：30.854s 总帧数：923f 原始码流：661672kbit/s 视频平均码流： 4644kbit/s 压缩比：142.5 AVI(Audio Video Interleave)

同样是以AVI为后缀的视频文件，其采用的压缩算法可能不同，需要相 应的解压软件才能识别和回放该AVI文件AVI文件目前主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视等各种影 像信息，有时也出现在Internet上，供用户下载、欣赏新影片的精彩 片断。14

5.1.1 图像压缩编码的必要性视频大小：640×480 帧率：25fps 持续时间：32.04s 总帧数：801f 原始码流：184320kbit/s 视频平均码流： 847kbit/s 压缩比：217.6 ASF是ADVANCED STEAMING FORMAT的缩写。它是一种采用流式传输 方式在Internet播放的媒体格式，它可以将整个媒体文件分压成 一个个的数据包，再由视频服务器向用户计算机进行连续、实时 的传送。

5.1.1 图像压缩编码的必要性视频大小：640×480 帧率：23.976fps 持续时间：40.04s 总帧数：960f 原始码流：176770kbit/s 视频平均码流： 828kbit/s 压缩比：213.5WMV是一种ASF格式升级延伸来得。在同等视频质量下，WMV格式的 体积非常小，因此很适合在网上播放和传输。 WMV格式的主要优点 包括：本地或网络回放、可扩充的媒体类型、部件下载、可伸缩的 媒体类型、流的优先级化、多语言支持、环境独立性、丰富的流间 关系以及扩展性等 。16

5.1.1 图像压缩编码的必要性RM格式：Real Networks公司所制定的音频视频压缩规范称为Real Media,主要用来在低速率的广域网上实时传输活动视频影像，可以 根据网络数据传输速率的不同而采用不同的压缩比率，从而实现影 像数据的实时传送和实时播放。 优点：可以把比较大的电影压缩成比较小的文件。 缺点：文件模糊不清，没有收藏价值。

5.1.1 图像压缩编码的必要性RMVB格式：这是一种由RM视频格式升级延伸出的新视频格式，比RM多 了VB两字，在这里VB是VBR(Variable Bit Rate--可变比特率)的缩 写。

打破了原先RM格式那种平均压缩采样的方式，在保证平均压缩比的基 础上合理利用比特率资源，在保证了静止画面质量的前提下，大幅地 提高了运动图像的画面质量。 要想播放这种视频格式，可以使用RealOne Player2.0或 RealPlayer8.0加RealVideo9.0以上版本的解码器形式进行播放。 视频大小：640×256 帧率：25fps 持续时间：28.48s 总帧数： 712f 原始码流：98304kbit/s 视频平均码流： 605.7kbit/s 压缩比： 162.318

5.1.1 图像压缩编码的必要性MOV是美国Apple公司开发的一种视频格式，播放器是QuickTime Player。具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度等特点。 MOV也可以作为一种流文件格式。QuickTime能够通过Internet提供实 时的数字化信息流

、工作流与文件回放功能 视频大小：480×288 帧率：23.98fps 持续时间：90.05s 总帧数： 2159f 原始码流：79546.6kbit/s 视频平均码流： 616.58kbit/s 压缩 比：129.0