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2022多媒体通信技术:第4章-图像压缩与处理的统计特性详解
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更新于2024-06-29
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本资源是关于2022年的多媒体通信技术第四章的精选PPT,主要聚焦于视频信息的压缩与处理。章节内容深入探讨了图像的统计特性,这是多媒体通信领域中的关键知识点。 首先,图像的统计特性指出了图像数据中存在显著的冗余性。由于图像中相邻像素、行以及帧之间的相关性很强,大部分像素的值在统计意义上是可预测的。这种相关性使得通过压缩算法可以有效地减少存储和传输所需的比特量,从而节省资源。 4.1.1 节中,信息量的概念被引入,用来衡量图像符号的不确定性。消息可以看作是有次序的符号序列,如图像中的像素值。每个符号携带的信息量取决于其出现的概率,遵循信息论的基本原理。自信息量表示在接收到符号前的不确定性和接收后消除的不确定性,单位是比特。 4.1.2 随后讨论了离散信源,即信息源发出的符号来自有限的离散集合。如果这些符号是独立且互不影响的,即无记忆性,那么它们的信息量可以通过各自概率的乘积来计算。无记忆的离散信源的任意符号序列的总信息量等于所有符号自信息量之和,这对于设计高效的压缩算法至关重要。 对于实际的图像信息源,特别是视频流,需要考虑连续帧间的相关性,这在运动补偿编码、帧内预测等技术中有所体现,通过这些方法可以进一步优化压缩效率,实现高效的多媒体通信。 总结来说,第四章的核心内容围绕图像的压缩处理展开,包括利用统计特性识别和去除冗余,以及如何通过离散信源理论来量化和压缩信息,这些都是多媒体通信技术中的核心概念和技术手段。理解并掌握这些原理和方法,对于从事多媒体通信研究或实践应用具有重要意义。
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4-2 信息压缩方法及其分类
多媒体信息存在数据量大、数据流具有突发性和码速可
变性三大特征。
如果一幅图像中代表其亮度、色彩和饱和度的各项分量
的带宽分别为4MHz、和,那么根据取样定理的规定,只
要当取样频率大于或等于原信号的最高频率的2倍时,才
能从取样信号中无失真地恢复原信号。若取等号,并且
每个取样值用8bit表示,由此可以计算出一幅图像的数据
量:
()
显然,数据量非常大,很难直接进行保存,因此必须对
图像数据进行压缩以适应传输和存储的要求。
4.2.1 图像信息中存在的冗余类型
空间冗余
这是图象数据中经常存在的一种冗余。
在同一幅图象中,规则物体和规则背景的表面
物理特性具有相关性,人们通常将其视为一个
整体,从而达到数据压缩的目的。
时间冗余
这是序列图象和语音数据中所经常包含的冗余。
图象序列中的两幅相邻的图象之间有较大的相关
性,这反映为时间冗余。
在语言中,由于人在说话时发音的音频是一连续
的渐变过程,而不是一个完全时间上独立的过程,
因而存在时间冗余。
信息熵冗余
针对数据信息量而言,熵为下限
A B C D
1/2 1/4 1/8 1/8
X=
字符
A B C D
00 01 10 11
A B C D
0 10 110 111
C(X)=2bit/字符
C
1
字符
结构冗余
有些图象从大域上看存在非常强的纹理结构,我
们称它们在结构上存在有冗余,也称文理冗余。
例如布纹图象和草席图象
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