图像编码基础
数字图像处理实验报告 (图像编码)
实验三图像编码一、实验内容:用Matlab语言、C语言或C++语言编制图像处理软件，对某幅图像进行时域和频域的编码压缩。
二、实验目的和意义:1. 掌握哈夫曼编码、香农-范诺编码、行程编码2．了解图像压缩国际标准三、实验原理与主要框架:3.1实验所用编程环境:Visual C++6.0（简称VC）3.2实验处理的对象:256色的BMP(BIT MAP )格式图像BMP(BIT MAP )位图的文件结构:(如图3.1)图3.1 位图的文件结构具体组成图:单色DIB 有2个表项16色DIB 有16个表项或更少 256色DIB 有256个表项或更少 真彩色DIB 没有调色板每个表项长度为4字节（32位） 像素按照每行每列的顺序排列每一行的字节数必须是4的整数倍biSize biWidth biHeight biPlanes biBitCount biCompression biSizeImagebiXPelsPerMeter biYPelsPerMeter biClrUsedbiClrImportantbfType=”BM ” bfSizebfReserved1 bfReserved2 bfOffBits BITMAPFILEHEADER位图文件头 （只用于BMP 文件）BITMAPINFOHEADER位图信息头Palette 调色板DIB Pixels DIB 图像数据3.3 数字图像基本概念数字图像是连续图像(,)f x y 的一种近似表示，通常用由采样点的值所组成的矩阵来表示：(0,0)(0,1)...(0,1)(1,0)(1,1)...(1,1).........(1,0)(1,1)...(1,1)f f f M f f f M f N f N f N M -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥----⎣⎦每一个采样单元叫做一个像素(pixel )，上式(2.1)中，M 、N 分别为数字图像在横(行)、纵(列)方向上的像素总数。
图形编码知识点总结
图形编码知识点总结一、概念图形编码是一种用来表示和传输图像信息的技术。
它是数字图像处理技术的一部分，用来把图像信息转换成数字信号，以便能够存储和传输。
图形编码技术是基于数字信号处理的基础上，通过压缩技术和编码方式，将图像信息转化成数字信号并保存在计算机或其他数字媒体上。
二、图像编码的分类1、无损编码无损编码是指在保持图像质量不变的情况下，将图像数据进行压缩，并进行编码以便于传输和存储。
常见的无损编码算法有无损压缩算法、赫夫曼编码和算术编码等。
无损编码的优点是能够保持图像质量不变，但缺点是无损编码算法产生的文件体积大，传输和存储成本高。
2、有损编码有损编码是指在一定情况下，将图像数据进行压缩并编码，在达到一定压缩比的同时，牺牲一定图像质量的编码方式。
有损编码通过舍弃图像数据中的一些细节信息，将图像数据压缩至较小的存储空间。
有损编码的优点是可以取得较大的压缩比，降低存储和传输成本，但缺点是会对图像质量造成一定程度的影响。
三、图像编码的基本原理1、信号采样信号采样是图像编码的第一步，它是将连续的图像信号转化为离散的数据点。
通过对图像进行采样，可以获得图像在空间和时间上的离散表示。
2、量化量化是将采样得到的离散数据映射为有限数量的离散数值。
量化的目标是将连续的图像信号转化为离散的数字信号集合，以方便图像编码和传输。
3、编码编码是将量化后的离散数据进行数字化处理，通过一定的编码方式将图像数据压缩并进行编码以便传输和存储。
编码方式常见有熵编码、差分编码、矢量量化和小波变换等。
四、常见的图像编码技术1、JPEGJPEG是一种常见的有损图像压缩标准，它采用的是DCT变换和量化技术，能够取得较大的压缩比。
JPEG压缩技术在图像编码中应用广泛，被用于数字摄影、网络传输和数字视频等领域。
2、PNGPNG是一种无损图像压缩标准，它将图像数据进行无损压缩和编码，以便于图像的存储和传输。
PNG压缩技术在需要无损图像保真度的场合得到广泛应用。
基础知识：媒体编码技术简介
媒体编码技术简介在日常生活中，我们经常会接触到各种媒体，比如电视、音乐、电影等。
然而，这些媒体是如何被传输和播放的呢？这就涉及到媒体编码技术。
媒体编码技术是一种将信息编码成数字形式，以便传输和存储的技术。
本文将介绍媒体编码技术的基本概念和常见的编码格式。
媒体编码技术实际上是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续的信号，比如我们的声音和图像都是模拟信号。
而数字信号则是离散的信号，它将连续的模拟信号通过采样、量化和编码等过程转换为数字形式。
这样，数字信号就可以通过传输线路传输和存储，同时也便于计算机进行处理。
在媒体编码技术中，常见的编码格式有音频编码、视频编码和图像编码。
音频编码是将声音信号转换为数字形式的过程。
常见的音频编码格式有MP3、AAC和WAV等。
视频编码则是将视频信号转换为数字形式的过程。
常见的视频编码格式有、MPEG-2和AVC等。
图像编码是将图像信号转换为数字形式的过程。
常见的图像编码格式有JPEG、PNG 和GIF等。
这些编码格式的选择取决于不同的需求。
例如，对于音频编码，人们通常会选择小文件体积和较高音频质量的编码格式，比如MP3。
而对于视频编码，人们通常会选择高压缩比和较好视觉质量的编码格式，比如。
图像编码则更多考虑图像的保真度和文件大小，因此可以根据具体需求选择合适的编码格式。
同时，媒体编码技术也在不断进步和发展。
为了提高音频、视频和图像的质量，人们不断提出新的编码算法和技术。
例如，在音频编码领域，Opus编码器被广泛应用于实时音频通信，其能够提供更好的音频质量和更低的延迟。
在视频编码领域，编码器被用于提供更高的画质和更高的压缩率。
除了传输和存储，媒体编码技术还应用于多媒体应用领域。
例如，在视频会议中，通过音频和视频的编码，人们可以远程进行实时的沟通和交流。
在流媒体应用中，通过音频和视频的编码，人们可以通过互联网实时或非实时地收听音乐和观看视频。
在娱乐领域，通过音频和视频的编码，人们可以在电视、电影和音乐播放器上欣赏高质量的音视频内容。
图像处理之JPEG编码原理
上式中，R、G、B 和 Y、Cr、Cb 都是 8bit 无符号整数，取值范围为 0-255。另从上式可 看到，计算过程会涉及到小数运算，也就是 浮点运算，所以有必要考虑算法优化，把浮点数 运算转换为移位与加法运算，从而可使计算机更快速的进行处理。 RGB 与 YCrCb 之间的逆变换式如下：
R 1 1.4020 G = 1 − 0.7141 0 1 B
DCT 变换本身并不降低图像质量，而是在丢弃图像细节的对极小幅度频率的忽略过程中降低 了图像质量。 从 DCT 变换式可以看出， 对于每一个 DCT 值 F(u,v)都需要进行 64 次乘法， 完成 8×8=64 个 DCT 系统则需要 64×64=4096 次乘法。对包含了大量 8×8 图像块的整幅图像来说，计算 量之大可想而知。由此可见，计算 DCT 是整个 JPEG 压缩过程中最耗时的操作，很多人研究 过快速算法，更为有效的方法是在 CPU 中增加新指令(专用 CPU)，以便于 DCT 运算。 下面以一个 8×8 图像块的变换过程进行示例说明： 原始图像的像素矩阵为： 52 63 62 63 67 79 85 87 55 59 59 58 61 65 71 79 61 55 68 71 68 60 64 69 66 90 113 122 104 70 59 68 70 109 144 154 126 77 55 65 61 85 104 106 88 68 61 76 64 69 66 70 68 58 65 78 73 72 73 69 70 75 83 94
的图像时，要使用的记录容量为 1024×768×3=2359.296K 字节。需要补充说明的是，文件 作为数据记录载体，除数据内容外还应提供必要的有关存储格式的说明以方便以后读取(具 体可参考相关格式的标准化资料)， 因此实际存储使用的文件要比上面计算的数据容量稍大， 如 1024×768 的 24 位位图文件(bmp 文件)为 2359.350K 字节。 2.1 色彩空间 (color space) 在图像处理中，可以把 RGB 空间表示的彩色图像变换到其他色彩空间。常用的色彩空 间有三种：YIQ，YUV 和 YCrCb。不同的色彩空间通常是对应于不同的物理设备特性，见下 表： 色彩空间 YIQ YUV YCrCb 适用范围 NTSC 制彩色电视 PAL 和 SECAM 制彩色电视 计算机显示器
图像编码中常用的评价指标解析(一)
图像编码是一种将图像数据从一种表示形式转换为另一种表示形式的过程。
在图像编码中，往往需要评估不同编码方法的效果，这就需要使用一些评价指标来衡量图像编码的质量。
本文将对图像编码中常用的评价指标进行解析。
一、峰值信噪比（PSNR）峰值信噪比是最常用的图像编码评价指标之一。
它衡量了原始图像与编码重建图像之间的失真程度。
PSNR的计算方法是将原始图像与编码重建图像之间的均方误差（MSE）与图像的最大像素值进行比较，然后将结果换算为分贝（dB）的单位。
二、结构相似性指数（SSIM）结构相似性指数是一种衡量图像编码质量的综合指标。
与PSNR不同，SSIM考虑了图像的结构信息。
它通过比较原始图像与编码重建图像之间的亮度、对比度和结构相似性，得出一个0到1之间的值，数值越接近1表示编码质量越高。
三、均方根误差（RMSE）均方根误差是另一种衡量图像编码质量的指标。
它是均方误差（MSE）的平方根，并且与PSNR的计算公式类似。
RMSE越小表示编码质量越高，即编码重建图像离原始图像越近。
四、峰值信号峰值噪声比（PSPNR）峰值信号峰值噪声比是一种改进的峰值信噪比指标，它不仅考虑了编码重建图像与原始图像之间的差异，还考虑了编码器带来的噪声。
PSPNR的计算方法是将编码器输出的信号峰值除以噪声的均方误差。
五、结构相似性详细度（SSIM-D）结构相似性详细度是在SSIM基础上进一步改进的指标。
它计算了图像的细节信息与整体信息之间的结构相似性，并考虑了失真对结构相似性的影响。
SSIM-D越接近1表示编码质量越高，表示编码重建图像与原始图像的细节信息更加相似。
六、高动态范围图像质量评价指标（HDR-VDP）HDR-VDP是一种专门针对高动态范围图像进行评价的指标。
它结合了对比度敏感度函数和视觉检测阈值，能够更准确地评估高动态范围图像的质量。
总结起来，图像编码中常用的评价指标有峰值信噪比、结构相似性指数、均方根误差、峰值信号峰值噪声比、结构相似性详细度和高动态范围图像质量评价指标。
图像视频编码的国际标准以及每种图像和视频编码的技术特点
H.261是ITU-T针对可视电话和会议电视、窄带ISDN等要求实时编解码和低延时应用提出的一个编码标准。该标准包含的比特率为p*64Kbit/s，其中p是一个整数，取值范围为1～30，对应比特率为64Kbit/s～92Mbit/s。
6、H.261
H.261标准大体上分为两种编码模式：帧内模式和帧间模式。对于缓和运动的人头肩像，帧间编码模式将占主导位置；而对画面切换频繁或运动剧烈的序列图像，则帧间编码模式要频繁地向帧内编码模式切换。
1）输入/输出图像彩色分量之比可以是4∶2∶0，4∶2∶2，4∶4∶4。
2）输入/输出图像格式不限定。
3）可以直接对隔行扫描视频信号进行处理。
4）在空间分辨率、时间分辨率、信噪比方面的可分级性适合于不同用途的解码图像要求，并可给出传输上不同等级的优先级。
JPEG-2000另一个极其重要的优点就是感兴趣区（ROI，Region Of Interest）特性。用户在处理的图像中可以指定感兴趣区，对这些区域进行压缩时可以指定特定的压缩质量，或在恢复时指定特定的解压缩要求，这给人们带来了极大的方便。在有些情况下，图像中只有一小块区域对用户是有用的，对这些区域采用高压缩比。在保证不丢失重要信息的同时，又能有效地压缩数据量，这就是感兴趣区的编码方案所采取的压缩策略。基于感兴趣区压缩方法的优点，在于它结合了接收方对压缩的主观要求，实现了交互式压缩。
JEPG对图像的压缩有很大的伸缩性，图像质量与比特率的关系如下：
a)15～20比特/像素：与原始图像基本没有区别（transparent quality）。
b)075～15比特/像素：极好（excellent quality），满足大多数应用。
c)05～075比特/像素：好至很好（good to very good quality），满足多数应用。
数字图像处理~图像编码
Eb = -log2(0.3) = 1.737
Ec = -log2(0.2) = 2.322
总信息量也即表达整个字符串需要的位数为：
E = Ea * 5 + Eb * 3 + Ec * 2 = 14.855 位
举例说明:
如果用二进制等长编码,需要多少位?
数据压缩技术的理论基础是信息论。
2.信息量和信息熵
A
B
数据压缩的基本途径
数据压缩的理论极限
信息论中信源编码理论解决的主要问题：
信息量等于数据量与冗余量之差
I = D - du
数据是用来记录和传送信息的，或者说数据
是信息的载体。
数据所携带的信息。
信息量与数据量的关系：
du—冗余量
I— 信息量
D— 数据量
叁
实时传输：在10M带宽网上实时传输的话，需要压缩到原来数据量的?
肆
存储： 1张CD可存640M，如果不进行压缩，1张CD则仅可以存放?秒的数据
伍
可见，单纯依靠增加存储器容量和改善信道带宽无法满足需求，必须进行压缩
1 图像编码概述
数字化后的图像信息数据量非常大，图像压缩利用图像数据存在冗余信息，去掉这些冗余信息后可以有效压缩图像。
01.
02.
03.
04.
问题：
把某地区天气预报的内容看作一个信源，它有6种可能的天气：晴天（概率为0.30）、阴天（概率为0.20）、多云（概率为0.15）、雨天（概率为0.13）、大雾（概率为0.12）和下雪（概率为0.10），如何用霍夫曼编码对其进行编码？平均码长分别是多少？
哈夫曼编码
30
10
基础知识：媒体编码技术简介(四)
基础知识：媒体编码技术简介在现代社会中，媒体编码技术扮演着至关重要的角色。
无论是观看视频、听音乐、还是浏览网页，所有这些媒体内容都需要经过编码过程，以便在我们的设备上播放或渲染。
本文将简要介绍媒体编码技术的基本原理和几种常见的编码方式。
一、媒体编码的基本原理媒体编码是将原始媒体数据转化为数字数据的过程。
这里的"原始媒体数据"可以是图片、音频、视频等。
编码的目的是将原始媒体数据转化为数字形式，以便于传输、存储和处理。
编码将数据从模拟领域转换为数字领域，使用数学模型和算法对数据进行压缩和转换。
这样可以显著减少数据的体积，并在保证一定质量的情况下提高传输效率。
二、图像编码技术图像编码技术是将图片转化为数字数据的过程。
其中，最常见的编码方法是JPEG（Joint Photographic Experts Group）编码。
这种编码方式使用离散余弦变换来分解图像，并根据不同频率成分的重要程度进行不同程度的压缩。
其结果是，图像数据体积减小，但图像质量也有所损失。
此外，还有一种无损图像编码技术，如PNG（Portable Network Graphics）编码，它可以在压缩过程中不丢失任何图像信息。
三、音频编码技术音频编码技术是将声音转化为数字数据的过程。
最常见的编码方式是MP3（MPEG-1 Audio Layer III）编码。
这种编码方式通过分析音频的频率和幅度，利用人耳听觉模型的特性对音频信号进行压缩。
相比原始音频数据，MP3编码可以将数据压缩到相对较小的体积，同时保持较高的音质。
此外，还有其他音频编码技术，如AAC（Advanced Audio Coding）编码和FLAC（Free Lossless Audio Codec）编码等。
四、视频编码技术视频编码技术是将视频转化为数字数据的过程。
最常见的编码方式是编码。
编码利用空间和时间冗余性，通过去除视频序列中的冗余信息来降低数据的体积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图像编码基础(第三版)(高等院校信息与通信工程系列教材)
作者：姚庆栋等编著
丛书：高等院校信息与通信工程系列教材
出版社：清华大学
出版时间：2006年08月
内容简介
本书系统地介绍了图像编码的基础理论，主要包括视觉与图像质量、图像的统计特性、内插和运动参数估值、二维线性变换、预测编码方法、矢量量化编码、信息保持编码和率失真理论，同时介绍了图像编码领域新的研究成果及发展方向，如分形的编码方法、基于内容的图像编码等。
由于图像编码标准推动了图像编码技术的应用，因此本书对图像编码的标准及发展作了阐述。
另外对图像编码应用中新的技术和方法，如流媒体、立体图像编码、信息与差错隐藏等，本书也作了介绍。
本书适合作为研究生教材和高年级本科学生的选修课教材，并可作为相关领域研究人员的参考用书。
图像编码标准H.264技术
作者：余兆明等编著
丛书：
出版社：人民邮电出版社
出版时间：2006年03月
MS:IP多媒体概念和服务(原书第2版)
作者：（芬）波克申科等编著，望玉梅，董文宇，周胜译
丛书：国际信息工程先进技术译丛
出版社：机械工业出版社
出版时间：2007年07月
字数：496000
版次：1
页数：385
印刷时间：2007/07/01
内容简介
本书不仅描述了IMS的关键概念、体系结构、主要过程和典型业务，而且针对固定网与移动网融合、IMS中的IPv4和IPv6互连互通、电路交换与IMS业务合并以及IMS安全等问题通过实例深入浅出地进行了剖析。
本书内容远远超越了简单的协议介绍，通过详实而生动的例子深入地揭示了IMS系统设计背后的思想和理念，本书共分4部分，有26章，详细地分析了 IMS相关概念和实体、IMS 注册和会话建立过程的例子、IMS中一些先进的业务和呼叫流程以及IMS中使用的各个协议。
本书适于从事通信业务系统研发的系统设计师、研发工程师、运营和维护人员以及高校高年级研究生阅读。