数据压缩和编码精品文稿.ppt
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1、数据压缩和编码第1页,本讲稿共19页 2.2.2.2.数字视频压缩的可能数字视频压缩的可能数字视频压缩的可能数字视频压缩的可能 数字视频存在很大的相关性既冗余度。数字视频存在很大的相关性既冗余度。数字视频存在很大的相关性既冗余度。数字视频存在很大的相关性既冗余度。常见的视频冗余:常见的视频冗余:常见的视频冗余:常见的视频冗余:1)1)1)1)空间冗余空间冗余空间冗余空间冗余 图像帧上采样点与邻域点的颜色可能相同或相似。图像帧上采样点与邻域点的颜色可能相同或相似。图像帧上采样点与邻域点的颜色可能相同或相似。图像帧上采样点与邻域点的颜色可能相同或相似。2)2)2)2)时间冗余时间冗余时间冗余时间冗
2、余 相邻的图像帧之间存在大量不变的部分。相邻的图像帧之间存在大量不变的部分。相邻的图像帧之间存在大量不变的部分。相邻的图像帧之间存在大量不变的部分。3)3)3)3)结构冗余结构冗余结构冗余结构冗余 图像帧某小块图像呈现结构性的相同或相似分布,或者图像中相当部分是分图像帧某小块图像呈现结构性的相同或相似分布,或者图像中相当部分是分形图像。形图像。4)4)4)4)知识冗余知识冗余知识冗余知识冗余 图像中存在大量的已知图像及构造。如人脸构造。图像中存在大量的已知图像及构造。如人脸构造。第2页,本讲稿共19页 5.5.5.5.视学冗余视学冗余视学冗余视学冗余 人对图像中颜色的敏感性是非均匀的。人对图像
3、中颜色的敏感性是非均匀的。6.6.区域冗余区域冗余 图像帧和图像帧之间存在大量相同区域。图像帧和图像帧之间存在大量相同区域。图像帧和图像帧之间存在大量相同区域。图像帧和图像帧之间存在大量相同区域。7.7.7.7.纹理统计冗余纹理统计冗余纹理统计冗余纹理统计冗余 图像像素串具有可统计性。图像像素串具有可统计性。图像像素串具有可统计性。图像像素串具有可统计性。二二.编码模型编码模型 设图像函数设图像函数f(x,y)f(x,y);x x、y y为坐标,为坐标,f f为像素值。为像素值。f(x,y)f(x,y)信源编信源编信源编信源编码码码码信道编信道编信道编信道编码码码码信源解信源解信源解信源解码码
4、码码信源解信源解信源解信源解码码码码信道信道信道信道 f f(x,y)(x,y)第3页,本讲稿共19页 信道:传输线路。信道:传输线路。信源编码:对图像的采样数据量化和压缩编码。信源编码:对图像的采样数据量化和压缩编码。信源编码:对图像的采样数据量化和压缩编码。信源编码:对图像的采样数据量化和压缩编码。目的是减少数据量目的是减少数据量目的是减少数据量目的是减少数据量(冗余冗余冗余冗余)。信道编码:在信道传输前为保证信道传输的正确信道编码:在信道传输前为保证信道传输的正确信道编码:在信道传输前为保证信道传输的正确信道编码:在信道传输前为保证信道传输的正确 性而进行的编码。目的是为抗信道干扰性而进
5、行的编码。目的是为抗信道干扰性而进行的编码。目的是为抗信道干扰性而进行的编码。目的是为抗信道干扰 而设置冗余,一般增加数据量。而设置冗余,一般增加数据量。而设置冗余,一般增加数据量。而设置冗余,一般增加数据量。信道解码:信道编码的逆过程。信道解码:信道编码的逆过程。信源解码:信道编码的逆过程。信源解码:信道编码的逆过程。第4页,本讲稿共19页 1.1.1.1.信源编码器和信道解码器信源编码器和信道解码器信源编码器和信道解码器信源编码器和信道解码器 一个信源编码器模型:一个信源编码器模型:信源解码器模型:信源解码器模型:信源解码器模型:信源解码器模型:转换器转换器转换器转换器量化器量化器量化器量
6、化器符号编码器符号编码器符号编码器符号编码器f(x,y)f(x,y)h(u,v)h(u,v)h(u,v)h(u,v)f(n)f(n)逆转换逆转换逆转换逆转换符号编码器符号编码器符号编码器符号编码器 h(u,v)h(u,v)f(n)f(n)f(x,y)f(x,y)转换器:转换器:将信源将信源(图像数据图像数据)转换为方便处理的形式,如时间域转换为频域。转换为方便处理的形式,如时间域转换为频域。量化器:量化器:在一定的保真度准则下把转换结果量化。如频域数据的量化。会造成误差。在一定的保真度准则下把转换结果量化。如频域数据的量化。会造成误差。在一定的保真度准则下把转换结果量化。如频域数据的量化。会造
7、成误差。在一定的保真度准则下把转换结果量化。如频域数据的量化。会造成误差。第5页,本讲稿共19页 符号编码器:符号编码器:符号编码器:符号编码器:对转换结果量化数据改变符号表对转换结果量化数据改变符号表对转换结果量化数据改变符号表对转换结果量化数据改变符号表 示,如统计编码。示,如统计编码。示,如统计编码。示,如统计编码。在信源解码器中没有量化器的逆过程。量化器的不可逆性是造成有损压缩的原因。在信源解码器中没有量化器的逆过程。量化器的不可逆性是造成有损压缩的原因。在信源解码器中没有量化器的逆过程。量化器的不可逆性是造成有损压缩的原因。在信源解码器中没有量化器的逆过程。量化器的不可逆性是造成有损
8、压缩的原因。2.2.2.2.信道编码器和解码器信道编码器和解码器信道编码器和解码器信道编码器和解码器 在信道传输过程中,由于线路躁声的干扰会引入某传输二进制数位串中某位的改变,既在信道传输过程中,由于线路躁声的干扰会引入某传输二进制数位串中某位的改变,既在信道传输过程中,由于线路躁声的干扰会引入某传输二进制数位串中某位的改变,既在信道传输过程中,由于线路躁声的干扰会引入某传输二进制数位串中某位的改变,既0 0 0 0变变变变1,11,11,11,1变变变变0 0 0 0。为了在信道接受端发现这种错误,必须在信道发送段对传输的二进制数位串。为了在信道接受端发现这种错误,必须在信道发送段对传输的二
9、进制数位串。为了在信道接受端发现这种错误,必须在信道发送段对传输的二进制数位串。为了在信道接受端发现这种错误,必须在信道发送段对传输的二进制数位串增加校验位既冗余位。信道接受段对接受的数串校验,如有错误既改正错误并抽出信息位。增加校验位既冗余位。信道接受段对接受的数串校验,如有错误既改正错误并抽出信息位。增加校验位既冗余位。信道接受段对接受的数串校验,如有错误既改正错误并抽出信息位。增加校验位既冗余位。信道接受段对接受的数串校验,如有错误既改正错误并抽出信息位。第6页,本讲稿共19页 例如例如例如例如7 7 7 7位位位位HammingHammingHammingHamming码编码方式:码编
10、码方式:码编码方式:码编码方式:把二进制信息数串按把二进制信息数串按把二进制信息数串按把二进制信息数串按4 4 4 4位分组,每组增加三个二进制校验位,形成一个位分组,每组增加三个二进制校验位,形成一个位分组,每组增加三个二进制校验位,形成一个位分组,每组增加三个二进制校验位,形成一个7 7 7 7位编码。位编码。位编码。位编码。设设设设:信息位信息位信息位信息位b3b2b1b0b3b2b1b0b3b2b1b0b3b2b1b0,7 7 7 7位编码为位编码为位编码为位编码为h1h2h6h7h1h2h6h7h1h2h6h7h1h2h6h7 信息位与信息位与7 7位位hamminghamming编
11、码的相关性如下:编码的相关性如下:h1=b3h1=b3 b2 b2 b0 h3=b3b0 h3=b3 h2=b3 h2=b3 b1 b1 b0 h5=b2b0 h5=b2 h4=b2 h4=b2 b1 b1 b0 h6=b1b0 h6=b1 h7=b0 h7=b0 h1 h1、h2h2、h4h4为偶校验位,为偶校验位,为偶校验位,为偶校验位,h3h3、h5h5、h6h6、h7h7为为为为信息位。信息位。信息位。信息位。第7页,本讲稿共19页 接受段校验字接受段校验字接受段校验字接受段校验字c3c2c1c3c2c1c3c2c1c3c2c1关系如下:关系如下:关系如下:关系如下:c3=h1 c3=
12、h1 h3h5h7 h3h5h7 h3h5h7 h3h5h7 c2=h2 c2=h2 c2=h2 c2=h2 h3h6h7h3h6h7h3h6h7h3h6h7 c1=h4 c1=h4 c1=h4 c1=h4 h h h h5 5 h h h h6 6 h h h h7 7 (h3h5h6h7=b3b2b1b0)(h3h5h6h7=b3b2b1b0)c3c2c1c3c2c1错误位错误位000000无无001001h4 (h4 (校验位校验位)010010h2(h2(校验位)校验位)011011h6(b1)h6(b1)100100h1(h1(校验位)校验位)101101h5(b2)h5(b2)11
13、0110h3(b3)h3(b3)111111h7(b0)h7(b0)第8页,本讲稿共19页例:例:例:例:11011101 0011001100110011 10101011010101 1000011 1000011 1000011 1000011 1010111101011110101111010111 1000011100001110000111000011 1010101101010110101011010101 1000011100001110000111000011 c3=h1c3=h1 h3 h3 h5h5 h7 c3=1 h7 c3=1 0 0 0 0 1=01=0 c2=h2
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