一 图像压缩概述
1 图像编码技术的研究背景
1). 信息信息传输方式发生了很大的改变
• 通信方式的改变
文字+语音------> 图像+文字+语音
• 通信对象的改变
人与人------> 人与机器，机器与机器
2). 图像传输与存储需要的信息量空间
• （1）彩色视频信息
– 对于电视画面的分辨率640480的彩色图像，每秒30帧，则一秒钟的数据量为：6404802430=210.94M
– 所以播放时，需要211Mbps的通信回路。
– 参考数据：宽带网为2048K。
– 存储时，1张DVD可存4.7G，则仅可以存放22.8秒的数据。
（2）传真数据
– 如果只传送2值图像，以200dpi的分辨率传输，一张A4稿纸的内容的数据量为：165423371=3888768bit
– 按64K的电话线传输速率，需要传送的时间是：59.3秒（目前四类传真机15s内传送一页ISO A4幅面文件）
• 由于通信方式和通信对象的改变带来的最大
问题是：
– 传输带宽、速度、存储器容量的限制。
• 给我们带来的一个难题，也给了我们一个机
会：
– 如何用软件的手段来解决硬件上的物理极限。
2 图像通信系统模型
3. 图像中的数据冗余的概念
– 你的朋友，阿利，将于明天晚上8点零5分在武汉
的天河机场接你。-- (252+5=55个半角字符)
– 阿利将于明天晚上8点零5分在天河机场接你。
–(182+3=39个半角字符）
– 阿利明晚8点在天河接你。
–(10*2+2=22个半角字符）
– 结论：只要接收端不会产生误解， 就可以减少承
载信息的数据量。
描述语言
1）“这是一幅22的图像，图像的第一个像素是红的，第二个像素是红的，第三个像素是红的，第四个像素是红的”。
2）“这是一幅22的图像，整幅图都是红色的”。
由此我们知道，整理图像的描述方法可以达到压缩的目的。
4 图像冗余无损压缩的原理
5 视觉心理冗余：
一些信息在一般视觉处理中比其它信息的相对重要程度要小，这种信息就被称为视觉心理冗余。
图像的视觉冗余（彩色）
6 图像冗余信息分析结论
– 由于一幅图像存在数据冗余和主观视觉冗余，其压缩方式就是从这两方面着手来开展的。
• （1）因为有数据冗余，将图像信息的描述方式改变之后，可以压缩掉这些冗余。
• （2）因为有主观视觉冗余，当忽略一些视觉不太明显的微小差异，可以进行所谓的“有损”压缩。
7 图像压缩与压缩的必要性
– 1. 图像压缩
• 图像压缩，本质上说，就是对图像源数据按一定的规则进行变换和组合，从而达到以尽可能少的代码来表示尽可能多的数据信息。压缩通过编码来实现，或者说编码带来压缩的效果，所以，一般把此项处理称之为压缩编码。
– 2. 压缩的必要性
• 一幅模拟图像必须经过脉冲编码调制（PCM—Pulse Code Modulation)才能变成数字图像。（PCM-脉码调制早期用于语音信号传送）
– 3. 图像编码的目的：节省存储空间；减少传输时间；利于处理，降低处理成本。
– 图像数据经过编码压缩、传输、解码以及重建图像数据的流程如下图所示：
8 图像压缩分类
– 1. 从应用角度分类
• 静止图像编码，活动图像编码，二值图像编码
– 2. 从信息保持程度角度分类
• 有损压缩（保真度编码，特征抽取编码）
• 无损压缩（信息保持压缩，熵保持压缩）
– 3. 从具体的编码技术角度分类
• 空域法，变换域法
• 预测编码，变换编码，统计编码，等