預測編碼圖像壓縮

Ⅰ 預測編碼的ADPCM

進一步改善量化性能或壓縮數據率的方法是採用自適應量化或自適應預測，即自適應脈沖編碼調制（ADPCM）。它的核心想法是：①利用自適應的思想改變數化階的大小，即使用小的量化階(step-size)去編碼小的差值，使用大的量化階去編碼大的差值，②使用過去的樣本值估算下一個輸入樣本的預測值，使實際樣本值和預測值之間的差值總是最小。
自適應量化
在一定量化級數下減少量化誤差或在同樣的誤差條件下壓縮數據，根據信號分布不均勻的特點，希望系統具有隨輸入信號的變化區間足以保持輸入量化器的信號基本均勻的能力，這種能力叫自適應量化。
自適應量化必須有對輸入信號的幅值進行估值的能力，有了估值才能確定相應的改變數。若估值在信號的輸入端進行，稱前饋自適應；若在量化輸出端進行，稱反饋自適應。信號的估值必須簡單，佔用時間短，才能達到實時處理的目的。
自適應預測
預測參數的最佳化依賴信源的特徵，要得到最佳預測參數顯然是一件繁瑣的工作。而採用固定的預測參數往往又得不到較好的性能。為了能使性能較佳，又不致於有太大的工作量，可以採用自適應預測。
為了減少計算工作量，預測參數仍採用固定的，但此時有多組預測參數可供選擇，這些預測參數根據常見的信源特徵求得。編碼時具體採用哪組預測參數需根據特徵來自適應地確定。為了自適應地選擇最佳參數，通常將信源數據分區間編碼，編碼時自動地選擇一組預測參數，使該實際值與預測值的均方誤差最小。隨著編碼區間的不同，預測參數自適應地變化，以達到准最佳預測。 幀間預測編碼是利用視頻圖像幀間的相關性，即時間相關性，來達到圖像壓縮的目的，廣泛用於普通電視、會議電視、視頻電話、高清晰度電視的壓縮編碼。
在圖像傳輸技術中，活動圖像特別是電視圖像是關注的主要對象。活動圖像是由時間上以幀周期為間隔的連續圖像幀組成的時間圖像序列，它在時間上比在空間上具有更大的相關性。大多數電視圖像相鄰幀間細節變化是很小的，即視頻圖像幀間具有很強的相關性，利用幀所具有的相關性的特點進行幀間編碼，可獲得比幀內編碼高得多的壓縮比。對於靜止圖像或活動很慢的圖像，可以少傳一些幀，如隔幀傳輸，未傳輸的幀，利用接收端的幀存儲器中前一幀的數據作為該幀數據，對視覺沒有什麼影響。因為人眼對圖像中靜止或活動慢的部分，要求有較高的空間解析度，而對時間解析度的要求可低些。這種方法叫幀重復方法，廣泛應用於視頻電話、視頻會議系統中，其圖像幀速率一般為1~15幀/秒。
採用預測編碼的方法消除序列圖像在時間上的相關性，即不直接傳送當前幀的像素值，而是傳送x和其前一幀或後一幀的對應像素x' 之間的差值,這稱為幀間預測。當圖像中存在著運動物體時，簡單的預測不能收到好的效果，例如當前幀與前一幀的背景完全一樣，只是小球平移了一個位置，如果簡單地以第k-1幀像素值作為k幀的預測值，則在實線和虛線所示的圓內的預測誤差都不為零。如果已經知道了小球運動的方向和速度，可以從小球在k-1幀的位置推算出它在k幀中的位置來，而背景圖像（不考慮被遮擋的部分）仍以前一幀的背景代替，將這種考慮了小球位移的k-1幀圖像作為k幀的預測值，就比簡單的預測准確得多，從而可以達到更高的數據壓縮比。這種預測方法稱為具有運動補償的幀間預測。
具有運動補償的幀間預測編碼是視頻壓縮的關鍵技術之一，它包括以下幾個步驟：首先，將圖像分解成相對靜止的背景和若干運動的物體，各個物體可能有不同的位移，但構成每個物體的所有像素的位移相同，通過運動估值得到每個物體的位移矢量；然後，利用位移矢量計算經運動補償後的預測值；最後對預測誤差進行量化、編碼、傳輸，同時將位移矢量和圖像分解方式等信息送到接收端。
在具有運動補償的幀間預測編碼系統中，對圖像靜止區和不同運動區的實時完善分解和運動矢量計算是較為復雜和困難的。在實際實現時經常採用的是像素遞歸法和塊匹配法兩種簡化的辦法。
像素遞歸法的具體作法是，仍需通過某種較為簡單的方法首先將圖像分割成運動區和靜止區。在靜止區內像素的位移為零，不進行遞歸運算；對運動區內的像素，利用該像素左邊或正上方像素的位移矢量D作為本像素的位移矢量，然後用前一幀對應位置上經位移D後的像素值作為當前幀中該像素的預測值。如果預測誤差小於某一閾值，則認為該像素可預測，無需傳送信息；如果預測誤差大於該閾值，編碼器則需傳送量化後的預測誤差、以及該像素的地址，收、發雙方各自根據量化後的預測誤差更新位移矢量。由此可見，像素遞歸法是對每一個像素根據預測誤差遞歸地給出一個估計的位移矢量，因而不需要單獨傳送位移矢量給接收端。
塊匹配法是另一種更為簡單的運動估值方法。它將圖像劃分為許多子塊，並認為子塊內所有像素的位移量是相同的，這意味著將每個子塊視為一個「運動物體」。對於某一時間t,圖像幀中的某一子塊如果在另一時間t-t1的幀中可以找到若干與其十分相似的子塊，則稱其中最為相似的子塊為匹配塊，並認為該匹配塊是時間t-t1的幀中相應子塊位移的結果。位移矢量由兩幀中相應子塊的坐標決定。
考慮到一定時間間隔內物體可能的運動速度、運動范圍和匹配搜索所需的計算量，在匹配搜索時一般僅在一個有限范圍內進行。假設在給定時間間隔內最大可能的水平和垂直位移為d h和d v個像素，則搜索范圍SR為
其中M、N為子塊的水平和垂直像素數。
在塊匹配方法中需要解決兩個問題：一是確定判別兩個子塊匹配的准則；二是尋找計算量最少的匹配搜索演算法。判斷兩個子塊相似程度的准則可以利用兩個塊間歸一化的二維互相關函數、兩子塊間亮度的均方差MSE或兩子塊間亮度差絕對值的均值MAD等。通過對不同判別准則的比較研究表明，各種判別准則對位移矢量的估值精度影響差別不是很大。由於MAD准則的計算不含有乘法和除法運算而成為最常使用的匹配判別准則。MAD准則定義如下：
其中Xk和Xk-1分別表示圖像在第k幀和第k-1幀的像素值。當MAD最小時，表示兩個子塊匹配。
對於匹配搜索演算法，最簡單和直接的方法就是全搜索方式，即將第k-1幀中的子塊在整個搜索區內逐個像素移動，每移動一次計算一次判決函數。總的移動次數為 (2d h + 1)(2d v + 1)。當d h = d v = 6時，總的計算次數為169。顯然，全搜索的運算量是相當大的。為了加快搜索過程，人們提出了許多不同的搜索方法，其中應用較廣的有二維對數法、三步法、共軛方向法和正交搜索法。這幾種方法都基於如下的假設：當偏離最小誤差方向時，判決函數是單調上升的，搜索總沿著判決函數值減小的方向進行。上述幾種方案所需的搜索步驟和計算點數略有差異，但基本思路是一致的。
通過上面介紹的兩種運動矢量估值方法可以看出，像素遞歸法對每一個像素給出一個估計的位移矢量，因而對較小面積物體的運動估值較為精確。但像素遞歸法在估值時需要進行疊代運算，從而存在著收斂速度和穩定性問題。塊匹配法對同一子塊內位移量不同的像素只能給出同一個位移估值，限制了對每一像素的估值精度。但對於面積較大的運動物體而言，採用塊匹配法的預測要比採用像素遞歸法的預測效果好。另外，從軟硬體實現角度看，塊匹配演算法相對簡單，在實際活動圖像壓縮編碼系統中得到較為普遍的應用。 在具有運動補償的預測編碼系統中，利用了活動圖像幀間信息的相關性，通過對相鄰幀圖像的預測誤差進行編碼而達到壓縮數據的目的。運動補償技術的引入，大大提高了預測精度，使傳輸每一幀圖像的平均數據量進一步降低。在此系統中圖像的傳輸幀率並沒有變化，仍與編碼前的幀率一樣。然而在某些應用場合如可視電話、視頻會議等，對圖像傳輸幀率的要求可適當降低，這就為另外一種稱為幀間內插的活動圖像壓縮編碼方法提供了可能。
活動圖像的幀間內插編碼是在系統發送端每隔一段時間丟棄一幀或幾幀圖像，而在接收端再利用圖像的幀間相關性將丟棄的幀通過內插恢復出來，以防止幀率下降引起閃爍和動作不連續。恢復丟棄幀的一個簡單辦法是利用線性內插，設x(i, j), y(i, j)分別代表兩個傳輸幀中相同空間位置上像素的亮度，在中間第n個內插幀對應位置的亮度z(i, j) 可用如下的內插公式：
n=1,2,3,……N-1
其中N為兩個傳輸幀之間的幀間隔數。
簡單線性幀間內插的缺點在於當圖像中有運動物體時，兩個傳輸幀在物體經過的區域上不再一一對應，因而引起圖像模糊。為解決這一問題可採用帶有運動補償的幀間內插。具有運動補償的幀間內插和幀間預測都需要進行運動估值，但二者的目的和運動估值不準確所帶來的影響不完全相同。
在幀間預測中引入運動補償的目的是為了減少預測誤差，從而提高編碼效率。運動估值的不準確會使預測誤差加大，從而使傳輸的數據率上升，但接收端據此位移矢量和預測誤差解碼不會引起圖像質量下降。而在幀間內插中引入運動補償的目的，是使恢復的內插幀中的運動物體不致因為內插而引起太大的圖像質量下降。這是由於在丟棄幀內沒有傳送任何信息，要確定運動物體在丟棄幀中的位置必須知道該物體的運動速度。運動估值的不準確，將導致內插出來的丟棄幀圖像的失真。另外，在幀間內插中的位移估值一般要對運動區的每一個像素進行，而不是對一個子塊；否則，內插同樣會引起運動物體邊界的模糊。因此，在幀間內插中較多使用能夠給出單個像素位移矢量的像素遞歸法。
其他還有閾值法（只傳送像素亮度的幀間差值超過一定閾值的像素）、幀內插（對於活動緩慢的圖像，利用前後兩幀圖像進行內插，得到預測圖像，然後對幀差信號進行編碼）、運動估計與補償等。

Ⅱ 預測編碼是有損還是無損

預測編碼是有損的。不過現在有人申請了預測無損碼的專利，只是無緣一見啊。。。
預測編碼是根據離散信號之間存在著一定關聯性的特點，利用前面一個或多個信號預測下一個信號進行，然後對實際值和預測值的差（預測誤差）進行編碼。如果預測比較准確，誤差就會很小。在同等精度要求的條件下，就可以用比較少的比特進行編碼，達到壓縮數據的目的。所以它一般都是有損的。
在JPEG無損壓縮圖像中嵌入數據時，首先進行Huffman解碼，得到預測誤差；然後將機密數據嵌入在預測誤差中；最後再對修改後的預測誤差進行Huffman編碼，以生成JPEG無損編碼的密文圖像。嵌入時利用模運算，不但降低了由於數據嵌入對載體圖像的改動，保持了較高的密文圖像質量；而且使得嵌入數據即存在於無損壓縮的JPEG碼流中，又存在於解壓縮後的密文圖像中。此外，交替的嵌入方法，很好地保持了載體圖像的預測誤差值的直方圖特徵，因而能夠抵抗各種基於直方圖分析的攻擊。這種基於預測編碼的JPEG無損壓縮圖像的隱寫方法，屬於多媒體信號處理領域，據說是無損的。。。

Ⅲ 下列圖像壓縮方法中,()是無失真編碼方法.A:預測編碼 B:行程編碼 C:小波變換編碼D：變換編碼

無損圖像壓縮方法有：
行程長度編碼
熵編碼法
如 LZW 這樣的自適應字典演算法
所以答案為B
B

Ⅳ jpg是什麼意思

Ⅳ 圖像壓縮原理

1、為什麼要對圖像數據進行壓縮？其壓縮原理是什麼？
答：（1）數字圖像如果不進行壓縮，數據量是比較大的，例如一幅解析度為1024×768的靜態真彩色圖像，其數據量為1024×768×24=2.25（MB）。這無疑對圖像的存儲、處理、傳送帶來很大的困難。事實上，在圖像像素之間，無論在行方向還是列方向，都存在一定的相關性。也就是說，在一般圖像中都存在很大的相關性，即冗餘度。靜態圖像數據的冗餘包括：空間冗餘、時間冗餘、結構冗餘、知識冗餘和視覺冗餘、圖像區域的相同性冗餘、紋理的統計冗餘等。圖像壓縮編碼技術就是利用圖像數據固有的冗餘性和相乾性，將一個大的圖像數據文件轉換為較小的同性質的文件。
（2）其壓縮原理: 空間冗餘、時間冗餘、結構冗餘、和視覺冗餘。
2、圖像壓縮編碼的目的是什麼？目前有哪些編碼方法？
答：（1）視頻經過數字化處理後易於加密、抗干擾能力強、可再生中繼等諸多優點，但是由於數字化的視頻數據量十分巨大，不利於傳輸和存儲。若不經壓縮，數字視頻傳輸所需的高傳輸率和數字視頻存儲所需的巨大容量，將成為推廣數字電視視頻通信的最大障礙，這就是進行視頻壓縮編碼的目的。
（2）目前主要是預測編碼，變換編碼，和統計編碼三種編碼方法。
3、某信號源共有7個符號，概率分別為0.2,0.18,0.1,0.15,0.07,0.05,0.25,試進行霍夫曼編碼，並解釋是否進行了壓縮，壓縮比為多少？

0000 0001 000 00 111 110 10
0.05 0.07 0.1 0.2 0.18 0.15 0.25
0.05×4＋0.07×4＋0.1×3＋0.2×2＋0.18×3＋0.15×3＋0.25×2=2.67

Ⅵ 圖像壓縮編碼方法有哪幾類

總的來說可以分為：有損編碼、無損編碼或者分為變換編碼、統計編碼。
有損編碼
有損編碼又稱為不可逆編碼，是指對圖像進行有損壓縮，致使解碼重新構造的圖像與原始圖像存在一定的失真，即丟失了了部分信息。由於允許一定的失真，這類方法能夠達到較高的壓縮比。有損壓縮多用於數字電視、靜止圖像通信等領域。
無損編碼
無損壓縮又稱可逆編碼，是指解壓後的還原圖像與原始圖像完全相同，沒有任何信息的損失。這類方法能夠獲得較高的圖像質量，但所能達到的壓縮比不高，常用於工業檢測、醫學圖像、存檔圖像等領域的圖像壓縮中[15]。
預測編碼
預測編碼是利用圖像信號在局部空間和時間范圍內的高度相關性，以已經傳出的近鄰像素值作為參考，預測當前像素值，然後量化、編碼預測誤差。預測編碼廣泛應用於運動圖像、視頻編碼如數字電視、視頻電話中[ ]。
變換編碼
變換編碼是將空域中描述的圖像數據經過某種正交變換（如離散傅里葉變換DFT、離散餘弦變換DCT、離散小波變換DWT等）轉換到另一個變換域（頻率域）中進行描述，變換後的結果是一批變換系數，然後對這些變換系數進行編碼處理，從而達到壓縮圖像數據的目的。
統計編碼
統計編碼也稱為熵編碼，它是一類根據信息熵原理進行的信息保持型變字長編碼。編碼時對出現概率高的事件（被編碼的符號）用短碼表示，對出現概率低的事件用長碼表示。在目前圖像編碼國際標准中，常見的熵編碼方法有哈夫曼（Huffman）編碼和算術編碼。

Ⅶ 圖片壓縮的原理

首先說明 jpeg圖片：
JPEG是joint Photographic Experts Group(聯合圖像專家組)的縮寫，文件後輟名為"．jpg"或"．jpeg"，是最常用的圖像文件格式，由一個軟體開發聯合會組織制定，是一種有損壓縮格式，能夠將圖像壓縮在很小的儲存空間，圖像中重復或不重要的資料會被丟失，因此容易造成圖像數據的損傷。尤其是使用過高的壓縮比例，將使最終解壓縮後恢復的圖像質量明顯降低，如果追求高品質圖像，不宜採用過高壓縮比例。但是JPEG壓縮技術十分先進，它用有損壓縮方式去除冗餘的圖像數據，在獲得極高的壓縮率的同時能展現十分豐富生動的圖像，換句話說，就是可以用最少的磁碟空間得到較好的圖像品質。而且 JPEG是一種很靈活的格式，具有調節圖像質量的功能，允許用不同的壓縮比例對文件進行壓縮，支持多種壓縮級別，壓縮比率通常在10：1到40：1之間，壓縮比越大，品質就越低；相反地，壓縮比越小，品質就越好。比如可以把1．37Mb的BMP點陣圖文件壓縮至20．3KB。當然也可以在圖像質量和文件尺寸之間找到平衡點。JPEG格式壓縮的主要是高頻信息，對色彩的信息保留較好，適合應用於互聯網，可減少圖像的傳輸時間，可以支持24bit真彩色，也普遍應用於需要連續色調的圖像。
JPEG格式是目前網路上最流行的圖像格式，是可以把文件壓縮到最小的格式，在 Photoshop軟體中以JPEG格式儲存時，提供11級壓縮級別，以0—10級表示。其中0級壓縮比最高，圖像品質最差。即使採用細節幾乎無損的10 級質量保存時，壓縮比也可達 5：1。以BMP格式保存時得到4．28MB圖像文件，在採用JPG格式保存時，其文件僅為178KB，壓縮比達到24：1。經過多次比較，採用第8級壓縮為存儲空間與圖像質量兼得的最佳比例。
JPEG格式的應用非常廣泛，特別是在網路和光碟讀物上，都能找到它的身影。目前各類瀏覽器均支持JPEG這種圖像格式，因為JPEG格式的文件尺寸較小，下載速度快。
JPEG2000作為JPEG的升級版，其壓縮率比JPEG高約30％左右，同時支持有損和無損壓縮。JPEG2000格式有一個極其重要的特徵在於它能實現漸進傳輸，即先傳輸圖像的輪廓，然後逐步傳輸數據，不斷提高圖像質量，讓圖像由朦朧到清晰顯示。此外，JPEG2000還支持所謂的"感興趣區域" 特性，可以任意指定影像上感興趣區域的壓縮質量，還可以選擇指定的部分先解壓縮。
JPEG2000和JPEG相比優勢明顯，且向下兼容，因此可取代傳統的JPEG格式。JPEG2000即可應用於傳統的JPEG市場，如掃描儀、數碼相機等，又可應用於新興領域，如網路傳輸、無線通訊等等。
優點：
攝影作品或寫實作品支持高級壓縮。
利用可變的壓縮比可以控制文件大小。
支持交錯（對於漸近式 JPEG 文件）。
JPEG 廣泛支持 Internet 標准。
缺點：
有損耗壓縮會使原始圖片數據質量下降。
當您編輯和重新保存 JPEG 文件時，JPEG 會混合原始圖片數據的質量下降。這種下降是累積性的。
JPEG 不適用於所含顏色很少、具有大塊顏色相近的區域或亮度差異十分明顯的較簡單的圖片。
你看不出改變 不等於沒有改變，人的視力范圍里有些色彩的區別是無法分辨的，而把這些圖片信息去掉，你看起來沒區別，但圖片大小已經被壓縮了

Ⅷ 圖像數字化過程包括三個步驟

圖像的數字化過程主要分采樣、量化與編碼三個步驟。
1、采樣的實質就是要用多少點來描述一幅圖像，采樣結果質量的高低就是用前面所說的圖像解析度來衡量。
2、量化是指要使用多大范圍的數值來表示圖像采樣之後的每一個點。量化的結果是圖像能夠容納的顏色總數，它反映了采樣的質量。
3、數字化後得到的圖像數據量十分巨大，必須採用編碼技術來壓縮其信息量。在一定意義上講，編碼壓縮技術是實現圖像傳輸與儲存的關鍵。已有許多成熟的編碼演算法應用於圖像壓縮。常見的有圖像的預測編碼、變換編碼、分形編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。

(8)預測編碼圖像壓縮擴展閱讀：
圖像數字化的對象：
1、模擬圖像：空間上連續/不分割、信號值不分等級的圖像。
2、數字圖像：空間上被分割成離散像素，信號值分為有限個等級、用數碼0和1表示的圖像。

圖像數字化的意義：
圖像數字化是將模擬圖像轉換為數字圖像。圖像數字化是進行數字圖像處理的前提。圖像數字化必須以圖像的電子化作為基礎，把模擬圖像轉變成電子信號，隨後才將其轉換成數字圖像信號。
圖像數字化應用：遙感學
遙感科學與技術，所屬一級學科為測繪科學與技術，是在測繪科學、空間科學、電子科學、地球科學、計算機科學以及其學科交叉滲透、相互融合的基礎上發展起來的一門新興交叉學科。
它利用非接觸感測器來獲取有關目標的時空信息，不僅著眼於解決傳統目標的幾何定位，更為重要的是對利用外層空間感測器獲取的影像和非影像信息進行語義和非語義解譯，提取客觀世界中各種目標對象的幾何與物理特徵信息。

Ⅸ 大學生圖像信息採集待製作什麼意思

大學生圖像信息採集待製作主要目的是辦理畢業證書以及辦理相關檔案，並存檔備案。畢業相採集由學校統一安排地點，如果少數學生執意要到其它地方拍攝畢業相片，由此產生的後果學生本人承擔畢業相採集就是畢業生的電子圖像通過電子照片形式上交。主要目的是辦理畢業證書以及辦理相關檔案,並存檔備案。

圖像信息採集技巧

圖像信息數字化後得到的圖像數據量十分巨大，必須採用編碼技術來壓縮其信息量。在一定意義上講，編碼壓縮技術是實現圖像傳輸與儲存的關鍵。已有許多成熟的編碼演算法應用於圖像壓縮。常見的有圖像的預測編碼、變換編碼、分形編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。