图形图像编解码

1     图形图像的编解码：摄像机拍到的图像是模拟信号，因为计算机只能认出0和1（即数字信号），为了通过数字网络传输，必须先将模拟信号转换为数字信号，这个过程就称为编码。通过数字网络接收到经过编码的信号后，必须还原为模拟信号才能播放出来，这个过程称为解码。

       指在满足一定质量（信噪比的要求或主观评价得分）的条件下，以较少比特数表示图像或图像中所包含信息的技术。图像编码的指标由平均每个样本的编码比特数来衡量。

       图像编码系统的发信端基本上由两部分组成。首先,对经过高精度模-数变换的原始数字图像进行去相关处理，去除信息的冗余度；然后，根据一定的允许失真要求，对去相关后的信号编码即重新码化。一般用线性预测和正交变换进行去相关处理；与之相对应，图像编码方案也分成预测编码和变换域编码两大类。

       工作原理：与图像数据高度相关的，存在冗余信息，去掉这些可以得到有效的图像信息，冗余主要有：空间冗余，时间，视觉，，信息熵，结构，知识冗余，目的是充分利用图像中存在的各种冗余信息尽量的少比特数表示图像。

       目前的技术：熵编码：给出现概率较大的符号赋予一个短码子，而给出现较少的赋予一个长码字，从而使平均的码变小。代表性的有：行程编码，对于具有相同连续串用其串长和一个代表来代替，使符号长度少于原始数据长度。

                            预测编码：基于图像数据空间或时间冗余特性，用已传输的像素对当前的像素进行预测，然后对预测误差进行量化和编码。代表有差分脉冲编码调制。

       第二代编码：将视觉系统特性引入其中，分型编码，模型编码，小波变换编码等。

JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法、两种数据编码方法、四种编码模式。具体如下：

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压缩算法：

l 有损的离散余弦变换（DiscreteCosine Transform，DCT）；

l 无损的预测技术压缩。

数据编码方法：

l 哈夫曼编码；

l 算术编码；

编码模式：

l 基于DCT顺序模式：编/解码通过一次扫描完成；

l 基于DCT递进模式：编/解码需要多次扫描完成，扫描效果从粗糙到精细，逐级递进；

l 无损模式：基于DPCM，保证解码后完全精确恢复到原图像采样值；

l 层次模式：图像在多个空间多种分辨率进行编码，可以根据需要只对低分辨率数据作解码，放弃高分辨率信息。

在实际应用中，JPEG图像使用的是离散余弦变换、哈夫曼编码、顺序模式。

JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下：

(0)8*8分块。

(1) 正向离散余弦变换(FDCT)。

(2) 量化(quantization)。

(3) Z字形编码(zigzagscan)。

(4) 使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

(5) 使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。

(6) 熵编码。