数字图像处理第10章静止图像编码北邮出版社200810论述.ppt

《图像通信》 《数字图像处理与图像通信》 朱秀昌 刘 峰 胡 栋 北京邮电大学出版社 第10章 静止图像编码 10.1 方块编码 10.1.1 基本编码方法： 子块大小: m=N×N（即子块中共有m个像素） 第i个像素为Pi，其灰度Xi 两个代表性亮度为a0、a1称为亮度级分量 亮度阈值Xt 若 Xi≥Xt，则用a1代替原来的灰度（即Xi）。 若 Xi＜Xt，则用a0代替原来的灰度（即Xi）。 10.2 比特面编码 10.3 亚抽样与内插 什么是亚抽样？ 一般地，在数字图像系统中，若抽样的频率低于奈奎斯特频率，则称之为亚抽样。亚抽样能直接降低图像的数据量，是一种简单实用的图像压缩方法，并且得到广泛的应用。 什么是内插？ 从亚抽样图像重建原尺寸大小的图像时采用相反的处理过程，即用一定的方法重构在抽样间丢掉的数据，称之为内插。 由于总体抽样频率低于奈奎斯特频率，因此经过亚抽样－内插后恢复的图像和原图像相比会有一定的失真。 1：2 的亚抽样，其抽样结构为交叉型，如图10.6(a)所示。 内插公式： 电视中的亚抽样－亚场抽样方式，如图10.6(b)。 10.4 具有多种表示能力的编码 根据显示效果的不同，编码提供的表示能力主要分为两大类型： 一类是在保持图像尺寸不变的情况下，提供质量由粗到细的编码，即所谓逐渐显示或渐进显示的编码； 另一类是编码重建的图像由小到大、从而提供细节逐步增加的编码，即分等级、多分辨率编码。 统称为逐渐浮现的编码。此外，还可以把两种方法组合起来，实现更多的质量控制等级。 10.4.1 四杈树编码的逐渐浮现方式 1）图像的四杈树表示 如图10.7( b )，考虑图像中的第一个2×2子块，f0 , f1 , f2 , f3 为其四个亮度值，由下式建立 4 个新值： （均值） (10.16 ) j=1,2,3 （差值） (10.17) 遍历图像的所有2×2子块，如图10.8， 并把它们构成的两个数组分别记为均值数组 和差值数组 ， 则其元素个数分别是1/4(2n×2n) 和3/4(2n×2n)，元素总数保持不变。 这一过程一直进行下去，最后由4个均值 I1 推出其上一层的 I0和D0。 I0为整幅图像的均值，D0含3个差值。 2）由四杈树获得逐渐浮现的图像 如何从I0，D0, D1, ... , Dn-1获得逐渐浮现的图像显示？ 1）当接收到I0时，接收端可以在 N×N (N=2n) 大小的整幅画面上显示I0； 2）当收到D0后，根据(10.18)和 (10.19)式，可以得到I1，它包括4个值，显示的精度增加了一倍。 3）随着D1, D2, ...的接收，显示的画面将越来越清晰，直至原图像，从而实现了逐渐浮现的显示目的。 假如在传送过程中，接收端收到某一Di 时清晰度已足够，则可通知不再发送后续的差值Di+1, ... , Dn-1，这就减少了传输数据率。 10.4.2 金字塔编码基本原理 金字塔编码：图像四杈树表示中，其相邻层次之间图像尺寸在水平和垂直方向都相差2倍，如图10.9(a)表示。 金字塔编码的实现：一般情况下，金字塔编码的最高层是具有一定分辨率的显示图像，如图10.9(b)。可通过1：2的亚抽样实现。 10.4.3 比特面传输的逐渐浮现方式 发送端：将灰度图像按从最高位(MSB)到最低位(LSB)的次序依次传送比特面，如图10.10。 接受端：接收端将收到的各比特面依次累加后输出。 结果：可以得到由粗到细的显示图像。 10.5 JPEG与JPEG2000 JPEG：Joint photographic experts group 联合图 片专家组的简称。