數(shù)字圖像處理-預測編碼、霍夫曼編碼【】

預測編碼、霍夫曼編碼2021級研討交流1精選課件圖像壓縮——預測編碼DPCM編碼預測編碼的根本原理2精選課件預測編碼〔PredictiveCoding)，就是根據(jù)“過去〞的時刻的像素值，運用一種模型，預測當前的像素值，預測編碼通常不直接對信號編碼，而是對預測誤差進行編碼。當預測比較準確，誤差較小時，即可到達編碼壓縮的目的。原理：對圖象的一個像素的離散幅度的真實值，利用其相鄰象素的相關(guān)性，預測它的下一個象素的可能值，再求兩者差，對這種具有預測性質(zhì)的差值，量化，編碼，就可以到達壓縮的目的。預測編碼的根本原理3精選課件預測編碼示意圖輸入圖象預測器

n量化器編碼器‘n解碼器傳輸‘n輸出圖象預測器預測編碼的根本原理4精選課件預測器：是根據(jù)前面幾個像素的亮度值預測而得預測誤差量化器：對

n進行舍入，整量化編碼器：可采用成熟的編碼技術(shù)，如Huffman編碼等解碼器：編碼器的逆線性預測器：預測編碼的根本原理5精選課件例：2 4 6 8 8 4 2 102

4 3 5 7 8 6 32

4 3 3 1 -4 -4 72 4 6 8 8 4 2 10^

f預測器?===--=--5.0,),(?1221knnkkknnnafaffFf預測編碼的根本原理6精選課件

收端解碼時的預測過程與發(fā)端相同，所用預測器也相同，收端輸出的信號是發(fā)端的近似值，兩者的誤差是注意：1〕多點預測x1x2x3x預測編碼的根本原理7精選課件3〕預測系數(shù)隨著不同的圖象而不同，但對每幅圖象都計算預測系數(shù)太麻煩，也不現(xiàn)實，可參考前人得到的數(shù)據(jù)選擇使用。在靜止圖象壓縮的國際標準(JPEG)中，對這種方法的前置點形式以及預測系數(shù)有一推薦值可供參考。2)每行的最開始的幾個像素無法預測，這些像素需要用其他方式編碼，這是采用預測編碼所需要的額外操作預測編碼的根本原理8精選課件預測編碼法是一種設備簡單、質(zhì)量較佳的高效編碼法。預測編碼方法主要有二種：增量調(diào)制編碼(Deltamodulation)或DM編碼法；差分脈沖編碼調(diào)制編碼(DifferentialPulseCodeModulation)或DPCM編碼法。預測編碼的根本方法9精選課件DPCM編碼(DifferentialPulseCodeModulation)，實際上是△M和PCM兩種技術(shù)相結(jié)合的編碼方法。DPCM

有損預測編碼

10精選課件DPCM編碼的根本原理在卡特勒的專利中提出利用積分器根據(jù)一行上前樣本值預測現(xiàn)樣本值，并且把現(xiàn)樣本值與其估計值的差值進行量化和編碼。這就是DPCM的根本設計思想。DPCM編碼器原理框圖由取樣器、比較器、量化器、預測器、編碼器五個局部組成。DPCM

有損預測編碼

11精選課件DPCM編、譯碼原理框圖量化器編碼器預測器解碼器預測器DPCM

有損預測編碼

12精選課件輸入信號f(t)經(jīng)采樣后將樣值送入比較器，使得f(t)與預測值相減得出誤差信號，即。然后，將e(t)送入量化器量化。量化后的樣值再送入PCM編碼器中編碼，以便傳輸。另外一路是將e(t)送入相加器，在這里e(t)與相加后再送入預測器，以便預測下一個樣值。編碼過程：DPCM

有損預測編碼

量化器編碼器預測器13精選課件譯碼器的原理框圖如圖(b)所示。譯碼器收到碼字后首先經(jīng)PCM譯碼，得到e(t)后再送入相加器與預測值相加得到f(t)。另外，f(t)又送到預測器以便預測下一個樣值。譯碼過程：DPCM

有損預測編碼

解碼器預測器14精選課件

DPCM編碼的量化信噪比在DPCM中，由于系統(tǒng)的量化誤差不再在±△范圍內(nèi)，而是在〔〕范圍內(nèi)，其中。

而DPCM的量化信噪比為DPCM

有損預測編碼

15精選課件在所有有損預測壓縮中都會出現(xiàn)誤差。誤差的嚴重程度取決于使用的量化方法和預測方法之間的相互作用盡管存在這種相互作用定義預測函數(shù)時仍然假定沒有量化誤差定義量化函數(shù)時僅是盡可能地降低它自身的誤差即量化函數(shù)和預測函數(shù)是分別定義的DPCM

有損預測編碼

16精選課件例：DPCM編碼中不同預測器效果比較DPCM

有損預測編碼

17精選課件例：DPCM編碼中不同量化器效果比較DPCM

有損預測編碼

18精選課件圖像壓縮——霍夫曼編碼1952年，DavidA.Huffman在麻省理工攻讀博士時發(fā)表了?一種構(gòu)建極小多余編碼的方法?〔AMethodfortheConstructionofMinimum-RedundancyCodes〕一文，提出Huffman編碼算法。是可變長編碼(VLC)的一種?；舴蚵幋a(HuffmanCoding)19精選課件圖像壓縮——霍夫曼編碼根本思想：完全依據(jù)字符出現(xiàn)概率進行編碼出現(xiàn)概率高的字符使用較短的編碼出現(xiàn)概率低的字符使用較長的編碼編碼后平均碼字長最短20精選課件圖像壓縮——霍夫曼編碼哈夫曼編碼算法：(1)信源符號按概率分布大小，以遞減次序排列；(2)取兩個最小的概率，分別賦以“0〞,“1〞;然后把這兩個概率值相加，作為新概率值與其他概率重新排序(3)按重排概率值，重復(2)…，直到概率和到達1為止；(4)由后向前排列碼序，即得霍夫曼編碼。21精選課件圖像壓縮——霍夫曼編碼哈夫曼編碼具體步驟：(1)統(tǒng)計像素出現(xiàn)的概率——得到由大到小排列的像素概率表；(2)構(gòu)建霍夫曼樹——a.從2個概率最小的開始做父節(jié)點，b.循環(huán)操作a,最終做到根節(jié)點1的位置結(jié)束；(3)對圖像進行編碼——從父節(jié)點開始到根節(jié)點結(jié)束，排序后進行逆序，