第3章 图像处理技术-2

1、3.4 算术编码 通常情况下，霍夫曼编码指定给每个符号一个整数位的编码字。如前所述， 表示信息源Si，中的信息量，对应于表示该字符所需的位数。但是，当一个特定的符号Si出现概率很大时（接近于1.0）， 则接近0，这时指定一位表示该符号是非常浪费的。1ilbP1ilbP算术编码将整条代编码信息当做一个整体。 算术编码的基本原理是：将要编码的消息表示成实数0和1之间的一个间隔，取间隔中的一个数来表示消息，消息越长，编码表示它的间隔就越小，表示这一间隔所需的二进制位就越多。 算术编码用到两个基本的参数：和它的。信源符号的概率决定压缩编码的效率，也决定编码过程中信源符号的间隔，而这些间隔包含在0到1之

2、间。编码过程中的间隔决定了符号压缩后的输出。3.4 算术编码对给定信源符号序列进行算术编码的步骤如下： 编码器在开始时将“当前间隔”设置为0,1)。根据信源符号的概率，将“当前间隔”分为子间隔，每个符号一个子间隔，子间隔大小为信源符号的概率。根据信源符号序列，编码器选子间隔对应于下一个符号，并使它成为新的“当前间隔”，编码器将这个新的“当前间隔”分为子间隔，子间隔的大小与下一个符号的概率成比例。重复步骤，直到符号序列的最后一位，消息编码输出可以是最后一个间隔中的任意数。3.4 算术编码 假设信源符号为A,B,C,D，这些符号的概率分别为0.1,0.4,0.2,0.3，根据这些概率可把间隔0,1

3、分成4个子间隔：0,0.1、0.1,0.5、0.5,0.7、0.7,13.4 算术编码字符串CADACDB算术编码的编码过程:字符串CADACDB算术编码的解码过程:算术编码的特点如下： 算术编码有基于概率统计的固定模式，也有相对灵活的自适应模式。所谓自适应模式的工作方式是：为各个符号设定相同的概率初始值，然后根据出现的符号做相应的改变。自适应模式适用于不进行概率统计的场合。 当信源符号的出现概率接近时，算术编码的效率高于霍夫曼编码。 算术编码的实现过程比霍夫曼编码复杂，但在图像测试中表明，算术编码效率比霍夫曼编码效率高5%左右。 行程编码又称“”或“”，是一种非常简单的统计编码，该编码。 有

4、些图像，尤其是计算机生成的图形往往有许多颜色相同的区域。在这些区域中，许多连续的扫描行都具有同一种颜色，或者同一扫描行上有许多连续的像素都具有相同的颜色值。在这些情况下就不需要存储每一个像素的颜色值，而仅仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像素数目。这种编码称为。基本原理是： 设图像中的某一行或某一区域像素经采样或某种方法变换后的系数为（x1,x2,xM）。某一行或某一块内像素值xi可分为k段，长度为li的连续串，每个串具有相同的值，如下图所示，那么，该图像的某一行或某一区域可由下面偶对（gi,li）1=i=k来表示： 121122,.,x,.,Mkkx xg lg lg l3.5 行程编码其中

5、gi为每个串内的代表值；li为串的长度。串长li就是行程长度，简写为RL，即由字符、采样值或灰度值构成的数据流中各个字符重复出现而 形成的字符串的长度。如果给出了形成串的字符、串的长度及串的位置，就能很容易地恢复出原来的数据流。一行图像行程编码示意图一块图像数据行程编码示意图如图所示的图像块可编码为(4,8)、(5,6)，(6,10)、(7,4)、(8、4)、(9,6)、(A，12)、 (B,5)、(C、3)RL的基本结构如图所示： 串字符 串位置 串长XScRL 注：对于单一颜色背景可以达到很高的压缩比，但对其他类型图像，压缩比很低。最坏情况下，每个像素都与它周围的像素不同，文件长度加倍。行

6、程编码(RLE) 对某些相同灰度级成片连续出现的图像（如洪水图），行程编码也是一种高效的编码方法。特别是对二值图像，效果尤为显著。在一个逐行存储的图像中，具有相同灰度值的一些像素的序列，称为一个行程。行程编码(RLE) 对图像进行行扫描时，行内各像素的灰度级可组成一个整数序列x1, x2, , xN。在行程编码中，我们将这个序列映射成整数对(gk, lk)，其中gk表示灰度级， lk表示行程长度，等于具有相同灰度级的相邻像素的数目。 行程长度lk是一个随机变量，其分布具有很大的不均匀性。采用B码编码更为合适。RLE编码方法得到的代码为：“80315084180”行程编码(RLE) 一维行程编码

7、：只考虑消除每行内像素（或水平分解元素）的相关性，未考虑行间像素（垂直分解元素）的相关性。 二维行程编码考虑两个方向分解元素之间的相关性。行程编码 RLE只用存一个代表那个灰度值的码，另一个是行程的长度，而不必将相同的灰度值存很多很多次。可以想像：对于单一颜色背景可以达到很高的压缩比，但对其它类型的图像压缩比很低，最坏的情况，每一个像素都与它周围的像素不同，文件长度加倍。行程编码(RLE)行程编码可以分为定长和变长行程编码两种方式。行程编码一般不直接用于多灰度图像（彩色图形）中，比较适用于二值图像的编码，如传真图像的编码。例如，一个二值信源符号序列为：00001100111110001110000011则可以将其编码为如下行程序列：42253352注：在二值序列中，1和0总是交替出现的。原图像文件：17464字节行程编码文件：7660字节压缩比