记录研究生封校生活的学习day14(第三篇)预测编码

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总计:今天是十月更文计划第十三天,第二十九篇

这一篇来进行预测编码的学习

预测编码

由图像的统计特性可知,相邻像素之间有着较强的相关性。因此,其像素的值可根据以前已知的几个像素来估计,即预测。

预测编码是通过去除图像像素间相关性来进行数据压缩的。

静态图像,像素之间存在着相关性。

活动图像,由于帧速很高,图像是连续的,连续的图像帧之间也存在着相关性。

帧内预测编码:利用同一幅图像中像素间相关性进行预测编码。

帧间预测编码:利用图像帧之间的相关性进行预测编码。也可以将帧内预测编码与帧间预测编码联合使用以提高压缩比。

一幅二维静止图像,设空间坐标 (i,j) 像素点的实际灰度为f (i,j), f^是根据以前已出现的像素点的灰度对该点的预测灰度,也称预测值或估计值,计算预测值的像素,可以是同一扫描行的前几个像素,或者是前几行上的像素,甚至是前几帧的邻近像素。实际值和预测值之间的差值,以下式表示:

image.png

预测编码是根据某一模型,利用以往的样本值对于新样本值进行预测,然后将样本的实际值与其预测值相减得到一个误差值,对于这一误差值进行编码。

例:设有一幅图像,f(i-1,j-1),f(i-1,j), f(i,j-1), f(i,j)的灰度值分别为253,252,253,255,用上图第四种选择方法预测f(i,j)的灰度值,并计算预测误差。

解:     f^  =a+b-c= f(i,j-1)+ f(i-1,j)- f(i-1,j-1)
                =253+252-253=252 
                

预测误差

image.png

=255-252=3 显然,预测误差e(i,j)=3比像素的实际值f(i,j)=255小的多,对3进行编码比对255直接编码将占用更少的比特位。

线性预测

若所有的协方差Rij 已知,则可利用递推算法求解(N-1)个预测系数ai。

在线性预测编码中,若只采用xN-1对xN进行预测,称为前值预测。

若采用同一行中xN前的若干抽样值来对xN预测,称为一维预测。 若采用几行内的抽样值来预测xN ,称为二维预测。

根据前面的定义,假定图像是平稳的随机过程,因此可以用自相关系数代替Rij,以求得预测系数。