Представление изображений конечным объемом данных
Компьютерное изображение в его цифровом представлении является набором значений интенсивностей светового потока, распределенных по конечной площади, имеющей обычно прямоугольную форму. Для простоты рассмотрим сначала монохромные изображения. Тогда интенсивность излучаемой световой энергии с единицы поверхности в точке с координатами изображения можно представить некоторым числом. Единичный элемент изображения, характеризуемый определенным значением, называется пикселем, а величина - яркостью. Поток данных об изображении имеет существенное количество излишней информации, которая может быть устранена практически без заметных для глаза искажений. Существует два типа избыточности: • Статистическая избыточность, связанная с корреляцией и предсказуемостью данных. Эта избыточность может быть устранена без потери информации, исходные данные при этом могут быть полностью восстановлены. • Визуальная (субъективная) избыточность, которую можно устранить с частичной потерей данных, мало влияющих на качество воспроизводимых изображений; это - информация, которую можно изъять из изображения, не нарушая визуально воспринимаемое качество изображений. Статистическая избыточность изображений. Пусть имеется дискретизированное M x N пикселей и квантованное с точностью K бит на пиксель монохромное изображение. Следовательно, для хранения этого изображения необходимо M x N x K бит информации. Если предположить, что квантованные значения яркости не равновероятны, то уменьшение информации возможно путем изменения количества бит информации для кодирования пикселей: более вероятные кодируются словами с меньшим количеством бит, менее вероятные - с большим. Этот метод называется кодированием словами переменной длины или энтропийным кодированием. Пусть квантованный уровень яркости z имеет вероятность P(z) и ему присваивается слово - код длины L(z) бит. Тогда средняя длина кода для всего изображения составит бит на пиксель. Нижняя граница для определяется информационной теоремой и называется энтропией случайной величины:
Таким образом, энтропия - это мера количества информации, которую несет случайная величина уровня яркости z. H(f)≥0, поскольку P(z)є[0,1]. Из формулы H(f) вытекает, что чем более неравномерно распределение P(z), тем меньше энтропия и тем эффективнее может быть энтропийное кодирование. Устранение визуальной избыточности изображений является основным резервом сокращения передаваемой информации. Для оптимизации процесса кодирования с точки зрения обеспечения передачи наименьшего объема информации необходимо, с одной стороны, не передавать избыточную информацию, а, с другой, - не допустить чрезмерной потери качества изображения. До сих пор не существует простой и адекватной модели визуального восприятия изображений, пригодной для оптимизации их кодирования. Наиболее известные методы эффективного кодирования символов основаны на знании частоты каждого символа присутствующего в сообщении. Зная эти частоты, строят таблицу кодов, обладающую следующими свойствами: • различные коды могут иметь различное количество бит; • коды символов с большей частотой встречаемости, имеют больше бит, чем коды символов с меньшей частотой; • хотя коды имеют различную битовую длину, они могут быть восстановлены единственным образом. Этими свойствами обладает известный алгоритм Хаффмана.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (683)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |