多媒体计算机技术

采用不同的调色板显示同一幅

图像的效果实例1-

Baeu

图

像

效

S果

三

调

色

板

三

注

释

:调配色S

■=EacU

••调配色(direct-color)的获取是通过每个像素点的R、

・G、B分量分别作为单独的索引值进行变换，经相应的

Z色彩变换表找出各自的基色强度，用变换后的R、G、

yB强度值产生的色彩。

调配色与伪彩色相比，相同之处是都采用查找表，不

♦同之处是前者对R、G、B分量分别进行查找变换，后

二者是把整个像素当作查找的索引进行查找变换。因此，

.调配色的效果一般比伪彩色好。

••调配色与真彩色比，相同之处是都采用R、G、B分量

Z来决定基色强度，不同之处是前者的基色强度是由R、

・G、B经变换后得到的，而后者是直接用R、G、B决定。

,在VGA显示系统中，用调配色可以得到相当逼真的彩

Z色图像，虽然其色彩数受调色板的限制而只有256色

图像深度与显TJX深度f—

BacU

•显示深度表示显示缓存中记录屏幕上一个点

的位数（bit）,也即显示器可以显示的色彩

数。因此，显示一幅图像时，屏幕上呈现的

色彩效果与图像文件所提供的色彩信息有关,

也即与图像深度有关；同时也与显示器当前

可容纳的色彩容量有关，也即与显示深度有

才：关。

3Z-显示深度大于图像深度

1：-显示深度等于图像深度

显示深度小于图像深度

:显示深度大于图像深度J

--在这种情况下屏幕上的色彩能较真实地

:反映图像文件的色彩效果。如当显示深

:度为24位，图像深度为8位时，屏幕上

:可以显示按该图像的调色板选取的256

二种颜色；图像深度为4位时可显示16色。

:这种情况下，显示的色彩完全取决于图

:像的色彩定义

:显示深度等于图像深度J

:­在这种情况下，如果用真彩色显示模式

:来显示真彩色图像，或者显示调色板与

:图像调色板一致时，屏幕上的色彩能较

:真实地反映图像文件的色彩效果。反之,

:如果显示调色板与图像调色板不一致，

:则显示色彩会出现失真

:显示深度小于图像深度J

••此时显示的色彩会出现失真。例如，若

Q显示深度为8位，需要显示一幅真彩色

:的图像时显然达不到应有的色彩效果。

:在这种情况下不同的图像软件有不同的

:处理方法

:色调与色相I

••绘画中要求有固定的色彩感觉，有统一

:的色调，否则难以表现画面的情调和主

:题。例如我们说一幅画具红色调，是指

:它在色彩上总体偏红。计算机在图像处

:理上采用数字化，可以非常精确地表现

:色彩的变化，色调是相对连续变化的。

:用一个园环来表现色谱的变化，就构成

:了一个色彩连续变化的色环。

色彩连续变化的色环I

BseU

•太阳光带中的六标准

色与六个中间色，即

红橙，黄橙，黄绿，

蓝绿（青），蓝紫，

红聚（品红），合称

十二色相或色调。

•把不同的色调按红橙

黄绿蓝展的顺序衔接

起家，就形成了一个

色词连续变化过渡由

圆环，称作为色环。

亮度与明度

BaeU

:­同一物体因受光不同会产生明度上的变化

••不同颜色的光，强度相同时照射同一物体也

Z会产生不同的亮度感觉。

:­明度也可以说是指各种纯正的色彩相互比较

：所产生的明暗差别。在纯正光谱中，黄色的

2明度最高，显得最亮；其次是橙、绿；再其

•次是红、蓝；紫色明度最低，显得最暗。

同一物体因受光不同会产生明度上的变化

Baeu

•照射的光越强，反射光也越强，看起来越亮。

显然，如果彩色光的强度降到使人看不到了,

在亮度标尺上它应与黑色对应。

•同样，如果其强度变得很大，那么亮度等级

应与白色对应。亮度是非彩色属性，彩色图

像中的亮度对应于黑白图像中的灰度

：饱和度与纯度

••淡色的饱和度比浓色要低一些。

:•饱和度还和亮度有关,同一色调越亮或

X越暗越不纯。

:•饱和度越高，色彩越艳丽、越鲜明突出,

:越能发挥其色彩的固有特性。但饱和度

:高的色彩容易让人感到单调刺眼。饱和

:度低，色感比较柔和协调，可混色太杂

•则容易让人感觉浑浊，色调显得灰暗。

饱和度与纯度

BaeU

•对于同一色调的彩色光，饱和度越深，颜色

越鲜明或说越纯，相反则越淡

饱和度和亮度

BaeU

不饱和N-----------------纯饱和--------------->不饱和

*在饱和的彩色光中增加白光的成分，相当于

增加了光能，因而变得更亮了，但是它的饱

和度却降低了。若增加黑色光的成分，相当

于降低了光能，因而变得更暗，其饱和度也

降低了

加帝素妹对颜佰的感知

硼电5m确0700

龄笠.邰土北k炳蹦x■51》

视觉系统对颜色和亮度的响应特性

视觉系统对颜色的感知

产生波长不同的光所需要的三基色值

:人眼对图像的亮度信息敏感、

2对颜色分辨率弱北

：•由于人眼对色彩细节的分辨能力远比对亮度

一细节的分辨能力低，若把人眼刚能分辨的黑

Z白相间的条纹换成不同颜色的彩色条纹，那

•么眼睛就不再能分辨出条纹来。如图所示，

:等宽的蓝红相间的彩条，蓝绿相间的彩条和

一黑白相间的条纹比较。使眼睛逐渐远离屏幕,

：当你分辨不出彩条时，黑白条还能分辨出来

:•彩色空间及其变换

Z-RGB颜色模式

Z-Lab颜色模式

:-HSB颜色模式

Z-YUV颜色模式

Z-CMYK颜色模式

RGB颜色模式NEXT

.•自然界中所有的颜色都可以用红、绿、蓝(RGB)

・这三种波长颜色的不同的强度组合而得，这就是

Z人们常说的三基色原理。

Z•因为RGB颜色合成产生白色，它们也叫作加色

:•把三种整、色交互重叠，就产生了次混合色：青

:(cyan)>洋红(magenta)、黄(yellow)

:•在数字视频中，对RGB三基色各进行8位编码就

Z构成了大约16.7万种颜色，这就是我们常说的真

•彩色。

:•电视机和计算机的监视器都是基于RGB颜色模式

二来创建其颜色的。

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RGB颜色模式

自然界中所有的颜色都可以用

红、绿、蓝(RGB)这三种颜色

的光(红光波长700nm、绿光绿

4

波长546.1nm＞蓝光波长435.8A

黄青

nm)按不同的强度叠加而成，

这就是人们常说的三基色原理。

当三基色等量相加时，得到

红蓝

色；等量的红绿相加而蓝为0

品红

值时得到黄色；等量的红蓝相

加而绿为0时得到品红色；等

量的绿蓝相加而红为0时得到

色。

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彩色空间

•当三基色按不同强度相叠加

时，可得到任何一种颜色。

任一颜色和这三种颜色之间

的关系可用下面的式子来描

述:

■颜色=R（红色的百分山+

G（绿色的百分比）+（族色的

百分*比）

•任一颜色可以想象成RGB三

车空间中的一个点，该点的

史标为（r,g,b）,其中r、

g>b分别为该颜色中红、绿、

熊三基色所占的百分比。自

然界的所有颜色构成一个

“彩色空间”。

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颜色的显示

电视机和计算机的监视器都是基于RGB颜色模式来创

建其颜色的。它们使用的阴极射线管CRT(cathoderay

tube)是一个有源物体。CRT使用3个电子枪分别产生红

(Red)＞绿(Green)和蓝(Blue)三种波长的光，并以各种

不同的相对强度综合起来产生颜色

••□•”

电子枪

掩蔽罩

荧光涂层屏幕

.

L

X

IZU

WW小川川I川

RGB相加混色模型

RGB相加色示例NEXT

RGB强度颜色

000黑(Black)

001蓝(Blue)

010绿(Green)

011青(Cyan)

100红(Red)

101品红(Magenta)

110黄(Yellow)

111白(White)

N

Lab颜色模式NEXT

■该颜色模式由一个发光率

(luminance)和两个颜色(a,b)

轴组成。它由颜色轴所构成

的平面上的环形线来表示颜

色的变化，其中径向表示色

饱和度的变化，自内向外，

饱和度逐渐增高；圆周方向

A.光度=100(白)表示色调的变化，每个圆周

B.绿到红分量形成一个色环；而不同的发

光率表示不同的亮度并对应

蓝到黄分量

C.不同环形颜色变化线。

D.光度=0(黑)到红

分量

:Lab颜色模式《■

■QEacL

：•Lab颜色是由RGB三基色转换而来

Z的

：•它是一种具有“独立于设备”的颜

:色模式，既不论使用任何一种监视

：器或者打印机，Lab的颜色不变。

HSB颜色模式

,•从心理学的角度来看,

颜色有三个要素：色

相、饱和度和亮度。

HSB颜色模式便是基

于人对颜色的心里感

受的颜色模式。

A.饱和度B.色相C.亮度D.所有色相

HSB色彩空间可以用一个圆锥空间模型来描述o

锥空间模型

QnEacL

(A)HSI圆锥空间模型

(B)线条示意图：圆

.锥上亮度、色度和饱和

/饱和度|I度的关系。

色调I(C)纵轴表示亮度

亮I(D)圆锥纵切面：描

(C送了同一色调的不同亮

(B)度和饱和度关系。

尸・(E)圆锥横切面：色调H为绕着圆

、融截面度量的色环，圆周上的颜色

为完全饱和的纯色，色饱和度为穿

-过中心的半径横轴。

彩色空间的线性变换标准

[NEXT

♦为了使用人的视角特性以降低数据量，通常把RGB

Z空间表示的彩色图像变换到其他彩色空间。

Z彩色空间变换有三种：YIQ,YUV和YCrCb

•・YIQ适用于NTSC彩色电视制式

Z・YUV适用于PAL和SECAM彩色电视制式

:•而YCrCb适用于计算机用的显示器

彩色空间的线性变换标准

[NEXT

ZYUV与YIQ模型

•在彩色电视制式中，使用YUV和YIQ模型来表示彩色

:图像。在PAL彩色电视制式中使用YUV模型，Y表示亮度，

•UV用来表示色差，U、V是构成彩色的两个分量；在NTSC

;彩色电视制式中使用YIQ模型，其中的Y表示亮度，I、Q

,是两个彩色分量。

一

xYUV/YIQ特点

：•亮度信号(Y)和色度信号(U、V)是相互独立的

••可以利用人眼的特性来降低数字彩色图像所需要的存储

:容量。

彩色空间的线性变换标准[NEXT

人眼对彩色细节的分辨能力远比对亮度细节的分辨能力低。例如，

要存储RGB8:8:8的彩色图像，即R、G和B分量都用8位二进制数表

示，图像的大小为640X480像素，那末所需要的存储容量为

921600字节。如果用YUV来表示同一幅彩色图像，Y分量仍然为

640X480,并且Y分量仍然用8位表示，而对每四个相邻像素(2X2)

的U、V值分别用相同的一个值表示，那末存储同样的一幅图像所

需的存储空间就减少到460800字节。这实际上也是图像压缩技术

的一神方法。

与YUV颜色模式类似的一种称为YCrCb模式，主要适用于计算机用

的显示器。

扫描绫

5/318

⑥计算所得的Cb,Cr样本

•Y样本

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YUV颜色模式

:•一幅彩色图像和它对应的亮度信号（Y

：分量）图像YUV表示法的重要性是它的

Z亮度信号（Y）和色度信号（U、V）是相互

：独立的，也就是说Y信号分量构成的黑

•白灰度图与用U、V信号构成的另外两幅

；单色图是相互独立的。由于Y、U、V是

：独立的，所以可以对这些单色图分别进

:行编码。黑白电视能接收彩色电视信号

就是利用了YUV分量之间的独立性。

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YUV颜色模式

:•一幅彩色图像和它对应的亮度信号（Y

:分量）图像

：彩色空间RGB-YUV

NEXT

■

:YUV与RGB彩色空间变换

:Y=0.299R+0.587G+0.114B

2U=-0.147R-0.289G+0.436B

ZV=0.615R-0.515G-0.100B

写成矩阵的形式:

Y0.2990.5870.114R

U=-0.147-0.2890.436G

V0.615-0.515-0.100B

彩色空间RGB-YIQfNEXf

YIQ与RGB彩色空间变换

Y=0.299R+0.587G+0.114B

I=0.596R-0.275G-0.321B

Q=0.212R-0.523G+0.3nB

写成矩阵的形式:

11

1.1J.

：彩色空间RGB-YCrCb-

:EacL

•YCrCb与RGB彩色空间变换

:数字域中的彩色空间变换与模拟域的彩色空间变换

•不同。它们的分量使用Y、Cr和Cb来表示，与RGB空间的

Z转换关系如下：

2Y=0.299R+0.578G+0.114B

ZCr=(0.500R-0.4187G-0.0813B)+128

2Cb=(-0.1687R-0.3313G+0.500B)+128

•写成矩阵的形式：

CMYK颜色模式NEXT

z•这是彩色印刷使用的一种颜色模式。它由青

■(cyan)>洋红(magenta)、黄(yellow)和黑(black)

Z四种颜色组成。

Z­这种模式的创建基础和RGB不同，它不是靠

X增加光线，而是靠减去光线。这是因为与监

•视器或者电视机不同，打印纸不能创建光源，

：即它不会发射光线，而只能吸收和反射光线，

・即它只能够吸收特定波长而反射其它波长。

:•通过对上述四种颜色的组合，可以产生可见

2光谱中的绝大部分颜色。

CMYK颜色模式BacU

CMYK模型以打印在纸张上

油墨的光线吸收特性为基础，

白光照射到半透明油墨上时，

部分光谱被吸收，部分被反射

回眼睛。

理论上，青色(C)、洋红

(M)和黄色(Y)色素能合成吸收

CMYK相减混色模型所有颜色并产生黑色。由于这

个原因，这些颜色叫作减色。

因为所有打印油墨都会包含一些杂质，这三种油墨实际上

产生一种土灰色，必须与黑色(K)油墨混合才能产生真正的

黑色。将这些油墨混合产生颜色叫作四色印刷。

颜色模型的色域BacU

色域是一个色系能够显示或打

印的颜色范围。人眼看到的色谱比

任何颜色模型中的色域都宽。

在颜色模型中，Lab具有最宽的

色域，它包括RGB和CMYK色域中的所

有颜色。通常RGB色域包含能在计算

机显示器或电视屏幕（发出红、绿

和蓝光）上所有能显示的颜色。因

而一些诸如纯青或纯黄等颜色不能

:A.Lab色域B.RGB色域C.CMYK色域在显示器上精确显示。

:CMYK色域较窄，仅包含使用印刷色油墨能够打印的颜色。当

■不能被打印的颜色在屏幕上显示时，它们称为溢色一一即超出CMYK

,色域之外。

:­图像数据压缩的可能性

z-统计冗余

z-信息燧冗余

•-结构冗余

Z-知识冗余

Z-视觉冗余

图像的种类

NEXT

标准单色图标准灰度图

图像的种类

NEXT

256色标准图像24位标准图像

图像的种类

256色标准图像转换成的灰度图24位标准图像转换成的灰度图

统计冗余

••图像数据存在大量的统计特征的重复，这种

Z重复包括静态单帧图像数据在空间上的冗余

:和音频、视频数据在时间上的冗余。

:­在动态图像序列中，前后两帧图像之间具有

z较大的相关性，表现出帧与帧之间的重复，

:因而存在时间冗余。

信息燧冗余

••信息嫡定义为一组数据所表示的信息量，即

0N-1

:£=-工小1吗，

・j=0

Z式中，£为信息嫡，N为数据的种类（或称码元）个数，

■为第，.个码元出现的概率。

:•一组数据的数据量显然等于各记录码元的二进制位数

,（即编码长度）与该码元出现的概率乘积之和，即

■

_N-T

:式中，〃为数据量，为第，个码元的二进制位数。

Z•一般取％…（如ASCII编码把所有码元都编码为

・7比特），这样得到的〃必然大于昆这种因码元编码长

Z度的不经济带来的冗余称为信息燧冗余或编码冗余。

信息燧冗余«

图26个英文字母相对频率

结构冗余.

有些图像从大面积上或整体上看存

在着重复出现的相同或相近的纹理结构,

例如布纹图像和草席图像，被称为结构

冗余。

知识冗余

BacU

有许多图像的理解与图像

所表现内容的基础知识（先

验或背景知识）有相当大的

相关性，从这种知识出发

可以归纳出图像的某种规

律性变化，这类冗余称为

知识冗余。知识冗余的一

个典型例子是对人像的理

解，比如，鼻子上方有眼

睛，鼻子又在嘴的上方等。

目录返回

视觉冗余

;人类的视觉系统

・实际上只在一定程度

Z上对图像的变化产生

•敏感，即图像数据中

Z存在着大量人类视觉

♦觉察不到的细节。事

z实上，人类视觉系统24比特标准图像转换成的灰度图

•的一般分辨力为64灰

z度级，而一般图像量

♦化采用的是256灰度

z级，这类冗余称为视

2觉冗余。

256色标准图像转换成的灰度图

第三章数字图像处理技术

思

••J信号处理的基本术语考

z,J图像数据压缩基础题

Z•图像数据压缩算法

Z•常用图形、图像文件的格式

Z•静态图像压缩标准

Z•动态图像压缩标准

:•H.261和H.263标准

图像数据压缩算法

评价压缩算法的指标

压缩算法分类

行程长度编码•预测编码

哈夫曼编码•变换编码

算术编码•模型法编码

词典编码•混合编码

:评价压缩算法的指标.■

:•压缩比指压缩编码后的数据量与原始

:数据大小的比值；

:•算法的复杂性和运算速度；

:•失真度。

♦压缩前：Synthetic.bmp393,270B压缩后：Synthetic.jpg18,756B

压缩比：18756/393270-1/21

♦将16M色的真彩图像（图A）转变为256色（图B）,数据量减少了约3倍，压

・缩比为1:3.当然这时产生了色彩失真，但如果选择原图的色彩范围定义

・调色板,色彩失真较小,人眼一般都还能接受.如果把图像深度从8位再

:压缩到4位，即从256色再压到16色（图C）,虽然数据量只减少了2倍,压缩

Z比为1:2,但这时的人眼所看到的色彩失真比第一次大得多，效果很差

压缩算法分类

BaeU

根据对编码数据进行解码后与编码

前的数据是否一致可以把数据编码方法

分为两类：

-无损编码。解码后的数据与编码前的数据

完全一致，没有任何失真。

-有损编码。解码后的数据与原始数据有一

定程度的偏差或失真，但一般不影响听觉

或视觉效果。

行程长度编码NEXT

:•把一系列的重复值（例如图像象素的灰

X度值）用一个单独的值再加上一个计数

2值来取代。

：•比如有这样一个字母序列一、

Zaabbbccccccccdddddd它的行程长度编码

:就是2a3b8c6d。

：■很多位图文件格式都用行程长度编码,

・例如TIFF,PCXo

行程长度编码例

BacU

•有一线状图像，其灰度随长度坐标

一的关系如图3.1所示。描述这个一维4«一

Z图像可以用顺序的七个3bit的二进

2*~

.制数表示:011,011,011,011,1*~

Z101,101,101,共21比特。IIIiIII

0«1l*12+13r4，5+6，7。

z如果用行程编码方法对其编码，其图3」一维图像的例子"

,编码就变成了100,011；011,101,

:共用了12比特，比前一种编码节约

・了9个比特。

香农-范诺算法NEXT

信源(消息集)编码输出集

I编码器

Z=屹]，...,Z[]

X={X1，・・.，xn}

符号集Am=d，…，am}

嫡(Entropy)的概念

嫡是信息量的度量方法，它表示某一事件出现的

消息越多，事件发生的可能性就越小，数学上就是概

率越小。

某个事件的信息量用4曰=崛名然表示，其中Pi

为第i个事件的概率，0<Pi«L

哈夫曼编码INEXT

(1)统计信源符号出现的概率；

⑵将信源符号按概率递减顺序排列；

(3)把两个最小的概率值加起来，作为一个新组合符号

的概率；

(4)重复步骤(2)、(3),直到概率和达到1为止;

⑸在每次合并信源时，将合并的信源分别标记“1”和

“0”(例如，概率小的标记为“1”，概率大的标记

为“0”)；

(6)寻找从每一信源符号到概率为1的路径，记录下路径

上的“1”和“0”；

(7)对每一符号写出“1”和“0”序列；

哈夫曼编码的例子NEXT

Xjxxxxx

・考虑信源23456

0.250.250.200.150.100.05

进行哈夫曼编码的过程如下:

信源符号概率编码过程码长

0

0

入

0.2501

10.55

1.00编码前:平均码长为3

0

0.25

102

1编码后:平均码长为2.45

x0.20

30.4511压缩比:

12.45/3

0

x40.150003

0.30

x50.1000104

10.0500114

：哈夫曼编码的不足S

二•它必须精确地统计出原始文件中每个值的出现

：频率，如果没有这个精确统计，压缩的效果就

z会大打折扣，甚至根本达不到压缩的效果。因

•此哈夫曼编码通常要经过两遍操作，第一遍进

二行统计，第二遍产生编码，所以编码的过程是

:比较慢的。

:•另外由于各种长度的编码的译码过程也比较复

:杂，因此解压缩的过程也比较慢。

z•它对于位的增删比较敏感。

算术编码

INEXT

・算术编码在图像数据压缩标准(如JPEG,JBIG)中扮演了重要的角

:色。在算术编码中，消息用0到1之间的实数进行编码，算术编码用到

.两个基本的参数：符号的概率和它的编码间隔。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之间。编码过程中的间隔决定了符号压缩后的输出。

Z算法举例

■假设信源符号为｛00,01,10,11),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)分成4个子间隔：

•[0,0.1),[0.1,0.5),[0.5,0.7),[0.7,1),二进制消息序列

■的输入为：10001100101101

Z需要注意的几个问题..

:EaeL

•1.由于实际计算机精度不可能无限长，运算中溢出是明显的问题，

:但多数机器都有16位、32位或者64位的精度，因此可使用比例缩放

■法解决。

-2.算术编码器对消息只产生一个码字，这个码字是在［0,1）中的一

.个实数，因此译码器在接受到表示这个实数的所有位之前不能进行

工译码。

-3.算术编码也是一种对错误很敏感的编码方法，如果有一位发生错

,•误就会导致整个消息译错。

•算术编码可以是静态的或者自适应的。在静态算术编码中，信源

;符号的概率是固定的。在自适应算术编码中，信源符号的概率根据编

.码时符号出现的频繁程度动态地进行修改，在编码期间估算信源符号

--概率的过程叫做建模。需要开发动态算术编码的原因是因为事先知道

,精确的信源概率是很难的，而且是不切实际的。当压缩消息时，我们不

2能期待一个算术编码器获得最大的效率，所能做的最有效方法是在编

■码过程中估算概率。因此动态建模成为确定编码器压缩效率的关键。

词典编码

,词典编码的思想

,第一类词典法的想法是企图查找正在压缩的字符序列

・是否在以前输入的数据中出现过，然后用已经出现过的字

:符串替代重复的部分，它的输出仅仅是指向早期出现过的

■字符串的“指针”O

词典编码

LZ77算法

算法中用到的几个术语：

：1.输入数据流(inputstream)：要被压缩的字符序列。

-2.字符(character)：输入数据流中的基本单元。

*3.编码位置(codingposition)：输入数据流中当前要编码的字符位

上.置，指前向缓冲存储器中的开始字符。

：4.前向缓冲存储器(Lookaheadbuffer):存放从编码位置到输入数据

:♦流结束的字符序列的存储器。

・5.窗口(window)：指包含W个字符的窗口，字符是从编码位置开始向

后数也就是最后处理的字符数。

16.指针(pointer)：指向窗口中的匹配串且含长度的指针。

词典编码

•LZ77编码算法的核心是查找从前向缓冲存储器开始的最

:长的匹配串。编码算法的具体执行步骤如下：

-1.把编码位置设置到输入数据流的开始位置。

Z2.查找窗口中最长的匹配串。

・3.以“(Pointer,Length)Characters”的格式输出，

:其中Pointer是指向窗口中匹配串的指针，Length表

•示匹配字符的长度，Characters是前向缓冲存储器中

Z的不匹配的第1个字符。

・4.如果前向缓冲存储器不是空的，则把编码位置和窗

:口向前移(Length+1)个字符，然后返回到步骤2。

词典编石马-LZ77算法

词典编码-LZSS算法

■•LZ77通过输出真实字符解决了在窗口中出现没有匹配

•串的问题，但这个解决方案包含有冗余信息。冗余信

Z息表现在两个方面，一是空指针，二是编码器可能输

・出额外的字符，这种字符是指可能包含在下一个匹配

:串中的字符。

:LZSS算法以比较有效的方法解决这个问题，它的思

,想是如果匹配串的长度比指针本身的长度长就输出指

z针，否则就输出真实字符。

词典编码-LZSS算法

编码算法的具体执行步骤如下:

♦1.把编码位置置于输入数据流的开始位置。

»2.在前向缓冲存储器中查找与窗口中最长的匹配串

:①Pointer：=匹配串指针。

,■②Length：=匹配串长度。

-3.判断匹配串长度是否大于等于最小匹配串长度(Lengths

•.MIN-LENGTH),

:如果“是"：输出指针，然后把编码位置向前移动Length个字符

如果“否”：输出前向缓冲存储器中的第1个字符，然后把编码

--位置向前

三:移动一个字符。

.4.如果前向缓冲存储器不是空的，就返回到步骤2。

词典编码-LZSS算法

词典编码-LZSS算法

■•在相同的计算机环境下，LZSS算法比LZ77可获得比较

*高的压缩比，而译码同样简单。这也就是为什么这种

Z算法成为开发新算法的基础，许多后来开发的文档压

・缩程序都使用了LZSS的思想。例如，PKZip,ARJ,

:LHArc和ZOO等等，其差别仅仅是指针的长短和窗口的

:大小等有所不同。

:•LZSS同样可以和嫡编码联合使用，伤|如ARJ就与霍夫

:曼编码联用，而PKZip则与Shannon-Fano联用，它的

・后续版本也采用霍夫曼编码。

第二类词典编码

输入第二类算法的

数据流想法是企图从输入

的数据中创建一个

“短语词典

(dictionaryof

数据流

thephrases),,,

这种短语可以是任

意字符的组合。编

码数据过程中当遇

到已经在词典中出

现的“短语”时，

编码器就输出这个

词典中的短语的

“索引号”，而不

是短语本身。

LZ78算法

■•LZ78的编码思想是不断地从字符流中提取新的缀-符

:串(String),通俗地理解为新“词条”，然后用“代

:号”也就是码字(Codeword)表示这个“词条”。这

•样一来，对字符流的编码就变成了用码字(Codeword)

:去替换字符流(Charstream),生成码字流(Code

:stream),从而达到压缩数据的目的。

:•LZ78编码器的输出是码字-字符(W,C)对，每次输出一

X对到码字流中，与码字W相对应的缀-符串(String)用

•字符C进行扩展生成新的缀-符串(String),然后添加

T到词典中。

LZ78算法

[W]123456789

与LZ77相比,LZ78

的最大优点是在每个编

步位置词典■wi

|彝码步骤中减少了缀-符

11串(String)比较的数目,

22而压缩率与LZ77类似。

33

5

58

预测编码INEXT

z•一般在图像中局部区域的象

:素是高度相关的，因此可以

A用先前象素的有关灰度知识

:来对当前象素的灰度进行预

♦计，这就是预测。

:*预测编码可分为线性预测编

:码和非线性预测编码。前者

・常被称为差分脉冲编码调制,

:即DPCM(DifferentialPulse

0CodeModulation)。

的原理框图

DPCMNEXT

DPCM原理：图像中相邻像素值具有相关性。每个

向素值可用与之相关的几个向素值来做预测。

(b)DPCM译码框图

：DPCM编码示例

ZDPCM系统如图所示，预测器的预输入k仇）输出或理）

•测值为前一个样值（图中D表示单位二咚

Z延迟）。假设输入信号已经量化，一：+

・差值不再进行量化。若DPCM系统.

Z的输入为{0,1,2,1,123,3,4,4,...},贝IjL

一编码过程如下：

9）0121123344•••

Q?)0012112334•■•

d{n}LI11-1011010•■•

变换编码

INEXT

139144149153155155155155

变换编码就是将时域信号144151153156159156156156

150155160163158156156156

（如图像光强矩阵）变换到频159161162160160159159159

159160161162162155155155

域信号（系数空间）上进行处161161161161160157157157

理的方法。162162161163162157157157

162162161161163158158158

在空间上具有强相关的信源图象样本

号，反映在频域上是某些

?[X⑵COS空3]

特定的区域内能量常常被4iU)>016

集中在一起，或者是系数

235.6-1.0-12.1-5.202.1-1.7-2.71.3

矩阵的分布具有某些规律。-22.6-18.5-6.2-3.2-2.9-0.10.4-1.2

-10.9-9.3-1.61.50.2