多媒体通信--预测编码

1、LOGO有失真图像压缩编码方法有失真图像压缩编码方法 预测编码预测编码 预测编码预测编码v 预测编码是根据某一模型利用以往的样本值对于新样预测编码是根据某一模型利用以往的样本值对于新样本进行预测，然后将样本的实际值与预测值相减得到本进行预测，然后将样本的实际值与预测值相减得到一个误差值，对这一误差值进行编码。一个误差值，对这一误差值进行编码。v 预测编码分为帧内预测和帧间预测预测编码分为帧内预测和帧间预测帧内预测帧内预测v 帧内预测编码是针对一幅图像以减少其空间上的相关帧内预测编码是针对一幅图像以减少其空间上的相关性来实现数据压缩的。通常采用差分脉冲编码（性来实现数据压缩的。通常采用差分脉冲编

2、码（DPCMDPCM）来实现，这种方法简单易于硬件实现。来实现，这种方法简单易于硬件实现。v 帧内预测编码的优点是算法简单，易于实现，但压帧内预测编码的优点是算法简单，易于实现，但压 缩比比较低，因此在视频图像压缩中几乎不单独使用。缩比比较低，因此在视频图像压缩中几乎不单独使用。DPCM原理框图原理框图量化器xnen预测器nx nx编码器信 道解码器ne nx 预测器nx 1ne）（ 1111mnmniniminxaxaxax）（2nnnxxe）（3)()(nnnnnnnnnnnnqeexexexxxxx 结论结论v 发送端必须用本地编码器，以此保证预测器对当前输入值的预发送端必须用本地编码器

3、，以此保证预测器对当前输入值的预测。接收端解码器必须与发送端的本地编码器完全一致，保持测。接收端解码器必须与发送端的本地编码器完全一致，保持收发两端具有相同的预测条件。收发两端具有相同的预测条件。v 预测值是以预测值是以x xn n前面的前面的m m个样值为依据作出的，接受端的预测器也个样值为依据作出的，接受端的预测器也必须使用同样的必须使用同样的m m个样本，保证收发同步。个样本，保证收发同步。v 最佳线性预测编码。预测系数最佳线性预测编码。预测系数a ai i均为常量，这种预测是线性预均为常量，这种预测是线性预测。求得测。求得a ai i使得预测误差的均方误差为极小值的准则获得的线使得预测

4、误差的均方误差为极小值的准则获得的线性预测称为最佳线性预测，此时输入信号的相关性最大，压缩性预测称为最佳线性预测，此时输入信号的相关性最大，压缩比也最大。比也最大。v 误码误码扩散现象。接受端以收到的前扩散现象。接受端以收到的前m m个样本来预测，如果信号传个样本来预测，如果信号传输一旦出现误码，就会影响后续像素的正确预测。输一旦出现误码，就会影响后续像素的正确预测。帧间预测帧间预测v 帧间预测是指由前一帧或前帧间预测是指由前一帧或前n n帧图像来预测当前图像。帧图像来预测当前图像。与帧内预测相同，只需对误差信号进行量化、编码。与帧内预测相同，只需对误差信号进行量化、编码。采用运动补偿技术后，

5、帧间预测的准确度相当高。采用运动补偿技术后，帧间预测的准确度相当高。( (消除时间的相关性消除时间的相关性) )v 帧间预测在实际应用中，通常有两种方法：帧间预测在实际应用中，通常有两种方法： 1）狭义帧间预测）狭义帧间预测 2）复合差值预测）复合差值预测狭义帧间预测狭义帧间预测v 狭义帧间预测指用前一帧的某一点像素值狭义帧间预测指用前一帧的某一点像素值 作为当前帧的对应像素值作为当前帧的对应像素值 的预测值，该差值的预测值，该差值 定义为：定义为：),(1jift),(jift),(),(1jifjifett复合差值预测复合差值预测v 按照一定准则，先估计一个像素或者一个子图像块的按照一定准

6、则，先估计一个像素或者一个子图像块的运动，利用预测出的运动位移确定对应像素，从而获运动，利用预测出的运动位移确定对应像素，从而获得相邻帧间的帧间差值，这种在发送端称为运动估计，得相邻帧间的帧间差值，这种在发送端称为运动估计，在接收端称为运动补偿的复合差值预测方法，简称为在接收端称为运动补偿的复合差值预测方法，简称为运动补偿预测技术。运动补偿预测技术。运动补偿的基本原理运动补偿的基本原理t时刻运动物体像素时刻运动物体像素 ，用之前，用之前 时刻的像素值时刻的像素值 表示，表示，两个像素点位置的差称为运动矢量两个像素点位置的差称为运动矢量V。tbtb运动补偿预测方案运动补偿预测方案v 理想的运动补

7、偿预测编码应由以下四个步骤组成：理想的运动补偿预测编码应由以下四个步骤组成： （1 1） 图像划分图像划分：将图像划分为静止部分和运动部分。：将图像划分为静止部分和运动部分。 （2 2） 运动检测与估值运动检测与估值：即检测运动的类型（平移、旋：即检测运动的类型（平移、旋转或缩放等），并对每一个运动物体进行运动估计，转或缩放等），并对每一个运动物体进行运动估计， 找出运动矢量。找出运动矢量。 （3 3） 运动补偿预测运动补偿预测：利用运动矢量建立处于前后帧的：利用运动矢量建立处于前后帧的同一物体的空间位置对应关系，即用运动矢量进行运同一物体的空间位置对应关系，即用运动矢量进行运动补偿预测。动补

8、偿预测。 （4 4） 预测编码预测编码：对运动补偿后的预测误差、运动矢量：对运动补偿后的预测误差、运动矢量等信息进行编码，作为传送给接收端的信息等信息进行编码，作为传送给接收端的信息运动补偿预测器运动补偿预测器运动补偿预测器运动补偿预测器v 由于将图像分割成静止部分和运动部分很困难，所以由于将图像分割成静止部分和运动部分很困难，所以采取一种简化方法，把图像划分为很多适当大小的小采取一种简化方法，把图像划分为很多适当大小的小块，按照相关算法估计每个子块的运动矢量。块，按照相关算法估计每个子块的运动矢量。 将经过位移补偿的帧间预测误差和位移矢量传送给接将经过位移补偿的帧间预测误差和位移矢量传送给接 收端，接收端根据所接受的前一帧信息，恢复出该收端，接收端根据所接受的前一帧信息，恢复出该 子块。子块。运动估计运动估计 发送端不需要传送每幅图像中的全部像素，而只要将发送端不需要传送每幅图像中的全部像素，而只要将物体的运动信息物体的运动信息（运动矢量（运动矢量V V），），告知收端，收端则按告知收端，收端则按接收到的运动信息和前一帧图像信息来恢复当前帧图像。接收到的运动信息和前一帧图像信息来恢复当前帧图像。v 提取运动信息是关键提取运动信息是关键-运动估计运动估计v 运动估计的方法：运动估计的方法： 块匹配法块匹配法 像素递归法像素递归法 块匹配法和像素递归法块匹配法和像素递归法v 块匹