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數(shù)字視頻圖像是最重要的信息媒體之一，它具有直觀、生動和內(nèi)涵豐富的特點。但是，由于數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量非常之大，這給圖像的存儲、傳送和處理都帶來很大困難。解決這一問題最常用的方法是進行數(shù)字圖像壓縮編碼，在保證圖像質(zhì)量的前提下，最大限度地降低圖像的數(shù)據(jù)量，以減少數(shù)據(jù)存儲量，節(jié)約傳送和處理的時間。

能夠進行圖像壓縮的機理主要來自兩個方面:一是圖像信號中存在著大量的統(tǒng)計冗余（如頻譜冗余、空間冗余、時間冗余等）可供壓縮，這種冗余度在解碼之后可無失真地恢復(fù)；二是利用人眼的視覺生理冗余，如人眼對色彩的高頻分量沒有對亮度的高頻分量敏感，對圖像高頻（細(xì)節(jié)）處的噪聲不敏感等，在不被主觀視覺察覺的容艱內(nèi)，通過減少信號的精度，以一定的客觀失真換取數(shù)據(jù)壓縮。

最基本的圖像壓縮編碼方法有統(tǒng)計編碼、預(yù)測編碼、變換編碼，以后又出現(xiàn)了子帶編碼、分形編碼、小波變換編碼等。這里僅對這些壓縮編碼技術(shù)進行概述。

一、統(tǒng)計編碼

統(tǒng)計編碼是根據(jù)像素灰度值出現(xiàn)概率的分布特性而進行的壓縮編碼，或根據(jù)各個信號源符號出現(xiàn)的概率不同而進行的概率匹配編碼。它在不引起任何失真的前提下，可以將傳輸每一信源符號所需的平均碼長降至最低。統(tǒng)計編碼是識別一個給定的碼流中出現(xiàn)頻率最高的比特和字節(jié)模式，利用比原始比特更少的比特來對其編碼。也就是頻率越低的模式，其編碼位數(shù)越多，頻率越高的模式編碼位數(shù)越少。

統(tǒng)計編碼是無損壓縮（即無失真壓縮），通?？煞譃閮纱箢?。

（1）模式替換。是常用于文本信息的編碼。對多次出現(xiàn)的字符，即常見詞用一個字符替代，如將出現(xiàn)“Communication”的地方用“C”替代，“Netwok”用“N”替換。

（2）Huffman編碼。是一種常見的統(tǒng)計編碼。對給定的數(shù)據(jù)流，計算每個字節(jié)的出現(xiàn)頻率。根據(jù)頻率表，運用Huffman算法可確定分配給每個字符的最小位數(shù)，然后給出一個最優(yōu)的編碼，代碼字傳入代碼簿。Huffman編碼適用于壓縮靜態(tài)和動態(tài)圖像。根據(jù)參數(shù)，可對幾個或一組圖像構(gòu)造出一個新的代碼簿。在運動圖像中，可重新計算一個或一系列幀的代碼簿。在所有情況下，都必須將代碼簿從源端傳到目標(biāo)端才能進行譯碼。它的優(yōu)點是能很好地與代編碼符號的概率分布匹配，使平均碼長達到最短；但其硬件實現(xiàn)較為復(fù)雜；編碼要求確知信源的統(tǒng)計特性，即各信源符號的出現(xiàn)概率，否則編碼效率要明顯下降。

二、差分或預(yù)測編碼

預(yù)測編碼就是用己經(jīng)編碼傳送的像素，預(yù)測實際要傳送的像素。即從實際要傳送的像素值中減去預(yù)測的像素值，傳送它們的差值，因而也稱為差分編碼。顯然，傳送差值比傳送原圖像值所需的比特率要低。因為圖像各像素間存在著強烈的相關(guān)性，采用預(yù)測編碼可減少像素間的相關(guān)性，提高傳輸效率、壓縮比特率。差分編碼特別適用于其連續(xù)值與零值差別很大而彼此之間差異不大的信號。因此，碼非常適用于運動圖像信號（它僅傳送圖像的差異）或音頻信號。預(yù)測編碼有無損預(yù)測與有損預(yù)測之分。實際中由于預(yù)測值的確定方法不同，各種預(yù)測技術(shù)也就有所差別。

差分編碼技術(shù)有3大類：DPCM、6調(diào)制和ADPCM。DPCM（差分脈沖編碼調(diào)制），是一種實用的有損預(yù)測編碼技術(shù)，也是最早的一種數(shù)字圖像壓縮技術(shù)，其原理是當(dāng)前的像素可由它鄰近的像素值預(yù)測而得，也就是說，其冗余度可由鄰近的像素來確定。據(jù)此，再對當(dāng)前的像素和預(yù)測像素的差值進行量化、編碼?？紤]到在高性能和復(fù)雜性之間的折中，通常用于幀內(nèi)預(yù)測（二維預(yù)測）的鄰近像素的個數(shù)并不多.（不超過4個），使用更多的像素并不能獲得預(yù)測性能的顯著改進。對于幀間預(yù)測（三維預(yù)測），一般只用相鄰幀的對應(yīng)像素進行預(yù)測。圖像的相關(guān)性越大，其預(yù)測誤差越小，取得的壓縮比也越大。DPCM相對說來是一種比較容易實現(xiàn)的壓縮方法，但在較低速率時其壓縮能力一般不如下面的變換編碼好。

三、變換編碼

預(yù)測編碼是直接在空域?qū)D像進行壓縮處理的，而變換編碼相當(dāng)于在頻域進行壓縮處理。變換編碼的基本原理是通過正交函數(shù)把圖像從空間域轉(zhuǎn)換為能量比較集中的變換域，然后對變換系數(shù)進行量化和編碼，從而達到縮減數(shù)碼率的目的。因此，變換編碼也稱正交變換編碼。對于大多數(shù)自然界圖像變換得到的變換域的系數(shù)，有些值很小，這些系數(shù)可較粗地量化，或甚至完全忽略掉而只產(chǎn)生很小的失真。雖然失真很小，但信息仍有損失，因而變換編碼是有損壓縮編碼方法。變換編碼是一種源編碼方法，而源編碼要考慮被壓縮信號的性質(zhì)，特別是它有賴于音頻、靜態(tài)圖像和動態(tài)圖像的特征。