数字图像通信系统.ppt

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1、数字图像通信系统数字图像通信系统现在学习的是第1页，共98页2第第8章章 数字图像通信系统数字图像通信系统8.1 概述8.2 数字图像通信原理8.3 数字传真通信8.4 活动数字图像通信系统现在学习的是第2页，共98页38.1 概述概述 图像通信是一种视觉通信，已成为当代通信领域主要手段之一。o图像通信传送和接收的图像信息可以是静止的或活动的o图像信息可以采用模拟或数字的形式进行传送，传送和接收数字图像信号的通信系统就是数字图像通信系统现在学习的是第3页，共98页48.1.1图像通信的特点图像通信的特点o直观性强-图像表示形象直观，易于理解。o数据量大-数字图像的数据量比语音要大一个数量级，比

2、文本数据大两个数量级。o信息确切性好 -与听觉获取相比，视觉获取的信息内容更容易确认，不易发生歧义。现在学习的是第4页，共98页58.1.2 图像通信的分类图像通信的分类o按业务性质分n 传真、可视电话、会议电视、图文电视、有线电视、高清晰度传真、可视电话、会议电视、图文电视、有线电视、高清晰度电视和智能用户电报等。电视和智能用户电报等。o按图像信息内容的运动状态分n 静止图像通信静止图像通信n 活动图像通信活动图像通信o按采用的传输技术分n 模拟图像通信模拟图像通信n 数字图像通信数字图像通信现在学习的是第5页，共98页68.1.3 数字图像通信系统的组成数字图像通信系统的组成(1/5)图8

3、-1 图像通信系统基本组成现在学习的是第6页，共98页7数字图像通信系统的组成（数字图像通信系统的组成（2/5）o输入设备 输入设备产生静止或活动的图像信号，例如电视摄像机、录像机、扫描仪、传真扫描头和电子黑板等都可作为产生图像的输入设备。现在学习的是第7页，共98页8数字图像通信系统的组成（数字图像通信系统的组成（3/5）o编码器n 信源编码器信源编码器o 模拟的图像信号转换为数字信号模拟的图像信号转换为数字信号o 压缩图像信号。压缩图像信号。n 信道编码器信道编码器o 将信源编码器输出的比特流转变为适合信道传输将信源编码器输出的比特流转变为适合信道传输的形式的形式o 包括差错控制编码和调制

4、，以及数据打包和传输包括差错控制编码和调制，以及数据打包和传输层控制等。层控制等。现在学习的是第8页，共98页9数字图像通信系统的组成（数字图像通信系统的组成（4/5）o信道n 提供让信号通过的通道，同时也会对信号产生提供让信号通过的通道，同时也会对信号产生限制和损害限制和损害n 狭义信道为传输媒质狭义信道为传输媒质n 广义信道还包括相关的转换器和设备，因此，广义信道还包括相关的转换器和设备，因此，电话网、移动通信网和因特网等网络是广义信电话网、移动通信网和因特网等网络是广义信道。道。现在学习的是第9页，共98页10数字图像通信系统的组成（数字图像通信系统的组成（5/5）o解码器解调器、解码器

5、分别是上述编码器和调制器的解调器、解码器分别是上述编码器和调制器的逆过程逆过程o显示终端n 用来显示被复原的图像的设备，可以是电视荧用来显示被复原的图像的设备，可以是电视荧光屏、液晶显示屏、打印机、图像拷贝机等光屏、液晶显示屏、打印机、图像拷贝机等现在学习的是第10页，共98页118.2 数字图像通信原理数字图像通信原理 o模数变换o图像压缩编码o数字传输、宽带接入与交换等关键技术现在学习的是第11页，共98页128.2.1图像信号数字化图像信号数字化(1/4)原始图像的数字化包括以下三个过程o空间位置的数字化o幅度值的数字化 o编码现在学习的是第12页，共98页13图像信号数字化图像信号数字

6、化(2/4)o空间位置的数字化空间位置的数字化 本质上就是对连续分布的空间位置进行抽样，选取有限个位置来表示整幅图像。在二维空间中，包括垂直和水平两个位置或方向的数字化。在垂直位置上进行扫描，即用若干等距离的水平扫描在垂直位置上进行扫描，即用若干等距离的水平扫描行来表示图像；行来表示图像；在水平方向上进行抽样，即按照一定的间隔选取信号在水平方向上进行抽样，即按照一定的间隔选取信号 现在学习的是第13页，共98页14图图8-2 图像信息的像素点图像信息的像素点图像信号数字化图像信号数字化(3/4)现在学习的是第14页，共98页15图像信号数字化图像信号数字化(4/4)o幅度的数字化幅度的数字化

7、量化：用有限的幅度值来表示连续变化的幅度值 “量化”的含义与2.2.1节所述内容相同，这里不再重述。o编码编码n 编码原理与方法与编码原理与方法与2.2.1节相同节相同n编码使用的码字位数与量化级数有关，量化级数多固然可以编码使用的码字位数与量化级数有关，量化级数多固然可以减小量化误差，但是编码时使用的码字位数也多，占用的传减小量化误差，但是编码时使用的码字位数也多，占用的传输带宽也越大输带宽也越大现在学习的是第15页，共98页168.2.2 数字信号的压缩与编码数字信号的压缩与编码(1/2)o为什么要进行压缩为什么要进行压缩n 压缩的必要性压缩的必要性 数字图像包含巨大的信息量，为了有效地存

8、储和在有限的信道中传输图像信息，有必要对图像信息进行压缩n 压缩的可能性压缩的可能性o 图像信息包含有用的信息和无用的多余信息，图像信息包含有用的信息和无用的多余信息，消除多余信息可以节约码字，达到数据压缩的消除多余信息可以节约码字，达到数据压缩的目的。目的。o 图像通信允许图像编码存在一定失真图像通信允许图像编码存在一定失真现在学习的是第16页，共98页17数字信号的压缩与编码数字信号的压缩与编码(2/2)o图像压缩的原理和方法图像压缩的原理和方法n 压缩编码：在保证一定的图像质量和满足要求压缩编码：在保证一定的图像质量和满足要求的前提下，减少原始图像数据量的处理过程的前提下，减少原始图像数

9、据量的处理过程 n 两种基本思路两种基本思路o 利用图像固有的统计特性，从原始图像中提取有效的信息，利用图像固有的统计特性，从原始图像中提取有效的信息，尽量去除冗余信息，例如减少相邻像素之间、相邻帧之间尽量去除冗余信息，例如减少相邻像素之间、相邻帧之间的冗余信息的冗余信息 o 利用人的视觉特性，力图发现人眼是根据哪些关键利用人的视觉特性，力图发现人眼是根据哪些关键特征来识别图像，然后根据这些特征来构造图像模特征来识别图像，然后根据这些特征来构造图像模型型 现在学习的是第17页，共98页18无失真编码(1/2)o压缩编码时不丢失有效信息，编码后的复原图像与编码前的原始图像完全相同 o两种典型方法

10、：哈夫曼编码和算术编码 现在学习的是第18页，共98页19无失真编码(2/2)图8-3 哈夫曼编码方法现在学习的是第19页，共98页20限失真编码限失真编码图8-4 运动图像的预测编码o压缩编码后可能造成失真，编码后的复原图像与编码前的原始图像有差别 o预测编码、离散余弦变换 现在学习的是第20页，共98页218.2.3 数字图像信号的编码标准数字图像信号的编码标准o三大系列：H.26x、JPEG和MPEGo三大组织o 国 际 电 信 联 盟 远 程 通 信 标 准 化 组 I T U-T:I T U fo r Telecommunication Standardization Sectoro

11、 国际标准化组织ISO:International Organization for Standardizationo 国际电工委员会IEC:International Electro-technical Commission现在学习的是第21页，共98页22H.261标准标准 o第一个视频压缩编码国际标准，由ITU-T颁布，在ISDN上开展可视电话和会议电视o数据速率为每秒64千比特192千比特(N64 kbps)o仅支持CIF和QCIF两种图像格式o图像数据被划分为四个层次原始图像即为图像层、块组层、宏块层、子块层o预测编码与DCT相配合的混合编码方式现在学习的是第22页，共98页23H.

12、263标准（标准（1/2）oH.263核心仍然是DPCM/DCT混合编码，也采用了四层的分层结构进行编码o与H.261标准不同之处是，H.263做了一些修改或扩充n支持支持CIF、QCIF和另外三种图像格式，它们的分辨率分别为和另外三种图像格式，它们的分辨率分别为QCIF分辨率的一半、分辨率的一半、4倍和倍和16倍。倍。n预测编码估值精度可以达到半个像素预测编码估值精度可以达到半个像素n 增加了四种可选项以提高编码效率增加了四种可选项以提高编码效率n采用算术编码代替哈夫曼编码，编码效率更高。采用算术编码代替哈夫曼编码，编码效率更高。现在学习的是第23页，共98页24H.263标准（标准（2/2

13、2/2）oH.263进一步提高了压缩编码性能n 支持更多的图像格式类型，允许自定义图像的尺寸支持更多的图像格式类型，允许自定义图像的尺寸n采用更好的编码方法采用更好的编码方法n通过一些技术增强了图像信息在易误码、易丢包的网络环境通过一些技术增强了图像信息在易误码、易丢包的网络环境下的传输下的传输。现在学习的是第24页，共98页25JPEG标准标准o主要用于连续彩色静止图像的数据压缩o以DCT技术为基础，能够提供较好的图像质量和较高的压缩率o由ISO和ITU-T于1991年联合公布 现在学习的是第25页，共98页26JPEG 2000o支持各种类型图像压缩，包括二值图像、多分量图像、遥感图像、医

14、学图像和合成图像等o在表示像素位数即每像素位低于0.25时，恢复出来的图像具有较好的细节质量，比原标准具有更好的甚低比特率性能。o对同一码流能同时提供有损或无损压缩。o允许用户自定义感兴趣区域，并对感兴趣区域的图像提供更好的编码质量。o在通过无线信道传输时码流具有良好的抗误码性能，并采用数字水印技术提高图像安全保护性能。o采用了压缩率更高的小波变换方法现在学习的是第26页，共98页27MJPEG标准标准oJPEG标准也用来对活动图像进行编码，此时JPEG把视频序列中的每一帧当作一幅静止图像来处理，即所谓Motion JPEG，简称为MJPEGo目前JPEG被广泛应用在各种应用场合，比如一般的图

15、片、医疗图片、卫星图片的保存和传输，多媒体应用和广播电视后期制作等 现在学习的是第27页，共98页28MPEG标准标准o活动图像及其声音的数字编码标准o包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等多个版本o比其他数据压缩标准兼容性好，能够提供更高的压缩比率，对数据造成的损失小 现在学习的是第28页，共98页29MPEG-1o用于数据传输率不超过每秒1.5兆比特的数字存储媒体上活动图像及其伴音的编码o编码方法采用了改进的运动补偿、DCT和量化等技术o支持的典型数据传输速率为每秒1.5兆比特，此时提供的图像质量与家用录像系统的质量相当o最高编码速率可达每秒4兆比特

16、5兆比特，随着速率的提高，解码后的图像质量有所降低o应用于VCD、MP3和数字电话网络上的视频传输，如视频点播，它也可被用来在因特网上传输音频 现在学习的是第29页，共98页30MPEG-2 o适用于每秒1.5兆比特60兆比特，甚至更高数据速率的编码，编码码率从每秒3兆比特100兆比特o特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为标准数字电视和高清晰度电视的编码标准o应用范围更广，包括了MPEG-1的工作范围o区分不同类型的应用，对不同应用下的图像提供不同级别的图像质量，即低级、主级、高级和更高级n低级图像质量与低级图像质量与 MPEG-1MPEG-1相同相同n主级图像质量相当于演播室图像

17、质量主级图像质量相当于演播室图像质量n高级和更高级图像质量相当于高清晰度电视质量高级和更高级图像质量相当于高清晰度电视质量o由于MPEG-2的功能包括了MPEG-3，后来MPEG-3被取消 现在学习的是第30页，共98页31MPEG-4(1/3)o针对数字电视、交互式图形应用、交互式多媒体整合和压缩技术的需求而制定o不只是具体的压缩算法，它将众多的多媒体应用集成在一个完整的框架内，目的是为多媒体通信及应用环境提供标准的算法和工具，从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式现在学习的是第31页，共98页32MPEG-4(2/3)o“基于对象编码”的概念n将一幅图像分

18、成若干在时间和空间上相互联系的视频、音频将一幅图像分成若干在时间和空间上相互联系的视频、音频对象，分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不对象，分别编码后，再经过复用传输到接收端，然后再对不同的对象分别解码，再组合成所需要的视频和音频同的对象分别解码，再组合成所需要的视频和音频o好处n便于对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法，在便于对不同的对象采用不同的编码方法和表示方法，在压缩效率与解码质量间得到较好的平衡压缩效率与解码质量间得到较好的平衡n使得数据的接收者不再是被动的，具有操纵对象的能力，可以使得数据的接收者不再是被动的，具有操纵对象的能力，可以对不同的对象进行独立的删除、添加、

19、移动等操作。对不同的对象进行独立的删除、添加、移动等操作。现在学习的是第32页，共98页33MPEG-4(3/3)o其他特点n提供了更高的编码效率，在相同的比特率下，更好的视觉听觉提供了更高的编码效率，在相同的比特率下，更好的视觉听觉质量使得在低带宽的信道上传送视频、音频成为可能。质量使得在低带宽的信道上传送视频、音频成为可能。n MPEG-4MPEG-4还支持具有不同带宽、不同存储容量的传输信还支持具有不同带宽、不同存储容量的传输信道和接收端，这使得它适用于许多应用场合道和接收端，这使得它适用于许多应用场合o主要应用于因特网视音频广播、无线通信、静止图像压缩、电视电话、计算机图形、动画与仿真

20、和电子游戏 现在学习的是第33页，共98页34MPEG-7 o多媒体内容描述接口o是为了快速、有效地搜索用户所需要的不同类型的多媒体信息而提出的标准o规定了各种类型的多媒体信息的标准化描述，将该描述与所描述的内容相联系，以实现快速有效地搜索和索引o可以独立于其他MPEG标准使用，但MPEG-4中所定义的音频、视频对象的描述适用于MPEG-7o不仅包含了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4标准现有内容的识别，还包括了更多的数据类型，可以是静止图像、图形、音频、动态视频以及这些元素的组合。o支持非常广泛的应用现在学习的是第34页，共98页35MPEG-21 o正式名称是“多媒体框架”，又称“数

21、字视听框架”o它是在电子商务蓬勃发展的背景下应运而生的产物，是为了解决新市场所面临的问题n如何获取数字视频、音频以及合成图形等如何获取数字视频、音频以及合成图形等“数字商品数字商品”n如何保护多媒体内容的知识产权如何保护多媒体内容的知识产权n如何为用户提供透明的媒体信息服务如何为用户提供透明的媒体信息服务n如何检索内容如何检索内容;n如何保证服务质量等而制定的标准如何保证服务质量等而制定的标准o目标是建立一种高效、透明和互操作的真正跨平台的多媒体框架，实现在各种不同的网络间的数据交换，完成内容描述、创建、发布、使用、识别、收费管理、产权保护、用户隐私权保护、终端和网络资源抽取、事件报告等功能。

22、现在学习的是第35页，共98页368.2.4 数字图像的传输数字图像的传输 除了压缩编码，数字图像通信系统的关键技术还包括o用户的接入网络o数据的传输网络o信息的交换网络现在学习的是第36页，共98页37数字图像的传输数字图像的传输 o两种数字传输方式o基带传输n直接传输数字化后的图像信号直接传输数字化后的图像信号n 实现简单，但是传输距离有限实现简单，但是传输距离有限o频带传输n长距离传输长距离传输n 将基带信号进行数字调制，然后再将调制后的信号送将基带信号进行数字调制，然后再将调制后的信号送上信道传输上信道传输现在学习的是第37页，共98页38信道差错编码信道差错编码o常规的信道差错编码n

23、 检错重发、前向纠错和混合纠错等多种编码方式检错重发、前向纠错和混合纠错等多种编码方式o图像通信系统采用的差错编码技术n前向纠错编码前向纠错编码n增加信源编码差错控制的能力增加信源编码差错控制的能力n联合设计信道编码与信源编码以提高图像信息传输的抗干扰联合设计信道编码与信源编码以提高图像信息传输的抗干扰性能性能现在学习的是第38页，共98页39数字调制技术数字调制技术o重要性n可以在相同的信道带宽下传输更多的图像数据可以在相同的信道带宽下传输更多的图像数据n可以提高图像信号传输的可靠性可以提高图像信号传输的可靠性o常用的数字调制方法n 多进制相移键控、多进制正交幅度调制、网格编码调多进制相移键

24、控、多进制正交幅度调制、网格编码调制、正交频分复用调制、编码正交频分复用调制和残制、正交频分复用调制、编码正交频分复用调制和残留边带调制等留边带调制等现在学习的是第39页，共98页40正交频分复用调制正交频分复用调制o简称为OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexingo基本思想 将高速率的串行数据转换为多个低速率数据流，每个低速率数据流分别用一个载波进行调制，则组成一个使用多载波同时进行调制的并行传输系统o优点n采用大量（采用大量（N个）子载波的并行传输，在相等的传输数据率下，个）子载波的并行传输，在相等的传输数据率下，在时域内在时域内OFDM

25、码字长度是单载波的码字长度是单载波的N倍，抗码间干扰的能倍，抗码间干扰的能力可显著提高力可显著提高n与一般的频分多路复用方式不同，与一般的频分多路复用方式不同，OFDM的频率利用率较高的频率利用率较高现在学习的是第40页，共98页41其他数字调制技术其他数字调制技术o编码正交频分复用调制COFDM:Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing，先将图像信号经过信道编码，成为数据符号，再进行OFDM调制。由于COFDM调制抵抗多径效应的能力强，所以可以用于地面传输固定接收，也可用于便携和移动接收o残留边带调制是一种特殊的振幅调制方式，它是在双边带

26、调幅的基础上，保留信号的一个边带的大部分频率成分，而对于另一个边带只保留频率成分的小部分（即残留）。这种调制方法既比双边带调幅节省频谱，又比单边带调幅易于解调。它的缺点是抗多径效应的能力差，在移动接收方面，效果令人不满意现在学习的是第41页，共98页42宽带接入宽带接入o终端用户到网络之间的所有设备则被称为“接入网”，由于其长度一般为几百米到几公里，所以也形象地被称为“最后一公里”。o用户接入往往成为制约图像通信发展的主要因素 o常见的宽带接入技术n 铜线接入铜线接入n光纤接入光纤接入n光纤铜线混合接入光纤铜线混合接入n无线接入无线接入n 高速以太网接入高速以太网接入现在学习的是第42页，共9

27、8页43铜线接入铜线接入o以现有电话网络的双绞线为传输媒质的一种宽带接入技术，也叫数字用户环路DSL:Digital Subscriber Lineo根据具体采用的技术不同，数字用户环路技术包括非对称、高速和甚高速数字用户环路等不同类型。现在学习的是第43页，共98页44XDSL(1/2)o非对称数字用户环路:Asymmetric DSLn用户线路的上行（从用户终端到网络）速率和下行（从网络到用户线路的上行（从用户终端到网络）速率和下行（从网络到用户终端）速率不同，上行速率低，下行速率高。用户终端）速率不同，上行速率低，下行速率高。n利用一对双绞线同时传输数据和话音，提供速率从每秒利用一对双绞

28、线同时传输数据和话音，提供速率从每秒32千比特千比特到每秒到每秒8.192兆比特的下行流量和从每秒兆比特的下行流量和从每秒32千比特到每秒千比特到每秒1.088兆兆比特的上行流量比特的上行流量n普通电话业务仍在原频带内传送，经由低通滤波器和分离器插普通电话业务仍在原频带内传送，经由低通滤波器和分离器插入到入到ADSL通路中，因此即使通路中，因此即使ADSL系统发生故障也不会影响正系统发生故障也不会影响正常的电话业务常的电话业务n上、下行速率不一样的特点特别适合传输多媒体信息业务，如视上、下行速率不一样的特点特别适合传输多媒体信息业务，如视频点播、多媒体信息检索和其他交互式业务，频点播、多媒体信

29、息检索和其他交互式业务，ADSL的有效传输距的有效传输距离在离在35公里以内公里以内现在学习的是第44页，共98页45XDSL(2/2)o高速数字用户环路（HDSL:High-bit-rate DSL）利用现有铜缆电话线的两对或三对双绞线，提供全双工的数据传输，数据速率为每秒1.544兆比特或2.048兆比特。HDSL的优点是可以解决少量用户传输每秒384千比特和每秒2.048兆比特宽带信号的要求，缺点是目前还不能传输每秒2.048兆比特以上的信息，传输距离限于610公里以内。o甚高速数字用户环路（VDSL:Very-high-bit-rate DSL）采用更先进的数字信号处理技术，当通信线路

30、为3001000米左右时，最大下行速率可达每秒51兆比特55兆比特，当超过1500米时，速率为每秒13兆比特左右现在学习的是第45页，共98页46光铜混合宽带接入光铜混合宽带接入o光纤同轴铜电缆混合的传输系统HFC:Hybrid Fiber Coax）n改造现有的有线电视网，以光纤作为主干线，利用现有的有改造现有的有线电视网，以光纤作为主干线，利用现有的有线电视同轴缆线作为用户接入线线电视同轴缆线作为用户接入线n有线电视网用户覆盖面广，实施方便，成本低，同时利用了有线电视网用户覆盖面广，实施方便，成本低，同时利用了光纤传输和有线电视的优点，是一种很有前途的宽带接入技光纤传输和有线电视的优点，是

31、一种很有前途的宽带接入技术术o采用分支和树型的连接结构n树根处放置电缆调制解调器，采用光纤连接到光节点，光节点树根处放置电缆调制解调器，采用光纤连接到光节点，光节点起光电转换的作用，光节点通过同轴电缆与用户相连。光节点起光电转换的作用，光节点通过同轴电缆与用户相连。光节点与用户之间有一个网络接口单元，它放在用户家中或附近，负与用户之间有一个网络接口单元，它放在用户家中或附近，负责将光节点送来的信号分解成电话信号、数据信号和视频信号，责将光节点送来的信号分解成电话信号、数据信号和视频信号，然后分别送往相应的用户设备（电话机、计算机和电视机）中然后分别送往相应的用户设备（电话机、计算机和电视机）中

32、现在学习的是第46页，共98页47以太网接入以太网接入o千兆以太网以TCP/IP协议为基础，以光纤为主要传输媒介的高速局域网，传输速率可以达到每秒千兆比特。随着以太网技术的日益成熟，也可以使用电话线和无线电波作为传输媒介。使用以太网接入方式的优点是接入手段采用的是与IP协议一致的数据格式，容易与各类IP网络实现无缝连接，从而提高运行效率，方便管理，降低成本。现在学习的是第47页，共98页48无线宽带接入无线宽带接入o无线接入是利用无线技术为固定用户或本地区域移动用户提供接入手段。无线接入的主要技术包括数字蜂窝技术、微蜂窝技术、数字微波技术、毫米波及一点多址技术等。近年来出现一种固定的宽带无线接

33、入方式，即本地多点分布系统，它的有效带宽可达1012赫兹（GHz）数量级，可为用户分配155 Mbps速率，因此利用它作为宽带接入手段，可为数字图像通信系统用户提供高效的图像信息 现在学习的是第48页，共98页49光纤接入光纤接入(1/2)o从用户终端到网络之间全部采用光纤作为传输媒介o光纤接入的主要技术是光信号传输技术n光信号传输采用的复用技术主要有光波分复用、光时分光信号传输采用的复用技术主要有光波分复用、光时分复用、光码分复用、光频分复用、光空分复用和光副载复用、光码分复用、光频分复用、光空分复用和光副载波复用等波复用等o由于光纤上传送的是光信号，因而需要在网络与用户接口处的交换局将电信

34、号进行电光转换变成光信号，再在光纤上进行传输。在用户端则进行光电转换恢复成电信号后，送至用户设备现在学习的是第49页，共98页50光纤接入光纤接入(2/2)o根据光纤向用户延伸的距离，光纤接入可以分为n光纤到路边光纤到路边FTTC:Fiber To The Curb，在从交换局到离家庭或在从交换局到离家庭或办公室几公里以内的办公室几公里以内的路边路边安装和使用光缆。安装和使用光缆。FTTC利用同轴电缆利用同轴电缆或其他传输媒质可以把信号从或其他传输媒质可以把信号从路边路边传递到家中或办公室里。目前传递到家中或办公室里。目前的主要应用形式的主要应用形式n光纤到大楼光纤到大楼FTTB:Fiber

35、To The Building，将网络接口单元放置到将网络接口单元放置到大楼内，单位或商业用户可以共享各种宽带业务大楼内，单位或商业用户可以共享各种宽带业务n光纤到家光纤到家FTTH:Fiber To The Home，直接将光纤引入到每个家直接将光纤引入到每个家庭，让每个用户独立享受宽带传输带来的便捷。由于成本、用户庭，让每个用户独立享受宽带传输带来的便捷。由于成本、用户需求和市场等方面的原因，需求和市场等方面的原因，FTTH仍然是一个长期的任务，是接仍然是一个长期的任务，是接入网的长期发展目标入网的长期发展目标现在学习的是第50页，共98页51交换网络交换网络o重要性n不仅使多台通信终端共

36、享传输媒质，而且完成网络中任意用户不仅使多台通信终端共享传输媒质，而且完成网络中任意用户的相互连接的相互连接n交换方式往往决定了通信网络的总体运行方式和网络性交换方式往往决定了通信网络的总体运行方式和网络性能，从而也对用户终端类型和接入方式提出了相应的要能，从而也对用户终端类型和接入方式提出了相应的要求。求。o目前通常使用的交换网络包括n公用交换电话网、综合业务数字网、公用交换电话网、综合业务数字网、ATM网、宽带网、宽带IP网和无网和无线网铜线接入线网铜线接入现在学习的是第51页，共98页52公用交换电话网公用交换电话网oPSTN:Public Switch Telephone Networ

37、ko规模最大、历史最长，也是最成熟的公共通信网o主要是为传输话音信号而设计建造的电路交换网络，在PSTN上传输图像信号需要依靠调制解调器，将图像信号转换为适合电话线路传输的形式。借助现代数字通信技术，例如ADSL技术，PSTN提供的数据传输速率已达每秒兆比特。现在学习的是第52页，共98页53综合业务数字网综合业务数字网oISDN:Integrated Service Digital Network）o接入、交换和传输都是数字的通信网络，它提供了用户端到用户端的数字连接，用户通过有限的一组标准用户网络接口连接到网络上o与PSTN相比，ISDN采用了更为灵活的交换方式，可以根据用户的不同业务需求

38、，为话音业务和非话业务提供不同的交换方式oISDN传输速率为每秒64千比特的整数倍，（整数倍数从1到32），最高传输速率仅为每秒2兆比特（准确地说，应该为每秒2.048 兆比特），比较适于传输低速图像，但是难以适应高速图像通信的带宽需要 现在学习的是第53页，共98页54异步传输模式异步传输模式oATM，Asynchronous Transfer Modeo是宽带综合业务数字网B-ISDN:Broadband Integrated Service Digital Networko一种快速分组交换技术，一方面，将数据流分成固定长度的数据包或分组，称为信元；另一方面，使用统计时分复用技术，信元像同

39、步时分复用的时隙一样定时地出现，从而可以对信元进行高速识别和交换处理，因此ATM既具有电路交换固定短时延的特性，又具有分组交换动态分配资源的优点。ATM提供的用户传输速率从每秒1兆比特到几吉比特，支持从窄带话音、数据到高清晰度电视等各种广泛的综合业务，是图像通信系统中最受欢迎也是使用最广泛的交换网络现在学习的是第54页，共98页55IP网网(1/2)o仅次于PSTN的第二大通信网络，使用TCP/IP协议进行工作的计算机通信网，例如，计算机局域网和因特网oIP网通信过程简单，通信效率高o使用统一的IP地址，便于实现不同终端设备的互通和不同结构的网络的互连o能够在局域和城域范围内提供每秒千兆比特和

40、每秒万兆比特的传输速率，提供宽带信息承载平台o可以利用为数众多的计算机网络开展图像通信业务，可以方便地与各种IP网络互连互通，既可以保证高效率、高性能，又可以降低成本现在学习的是第55页，共98页56IP网网(2/2)o先天缺陷是没有服务质量的保证，不能保证图像和多媒体通信业务实时传输的要求。o近年来人们采取了不少措施，包括因特网资源预留协议、IPv6和实时传输协议等 现在学习的是第56页，共98页57无线网络无线网络o无线分组通信网n以地面区域及蜂窝服务设计的网以地面区域及蜂窝服务设计的网n以微小区域设计的局域或广域计算机网以微小区域设计的局域或广域计算机网n以低轨道卫星实现的全球移动分组数

41、据网以低轨道卫星实现的全球移动分组数据网n使用的无线信道可以是中波、短波、超短波、微波、卫使用的无线信道可以是中波、短波、超短波、微波、卫星等星等现在学习的是第57页，共98页588.3 数字传真通信数字传真通信o8.3.1 传真分类o8.3.2 传真通信系统组成及工作原理o8.3.3 三类传真机 现在学习的是第58页，共98页598.3.1 传真的分类传真的分类o对文字、图表、相片等记录在纸面上的图像进行扫描、传输，并在接收端将图像重现出来的一种通信方式，也常被称为“远程复印”o多种分类方法分类方法种类按发送原稿性质分相片传真(黑白、彩色)、真迹传真按占用电话路数分单路文件传真、多路传真按用

42、途分传真、相片传真、报纸传真、气象传真、彩色传真、缩微胶卷传真现在学习的是第59页，共98页60单路文件传真单路文件传真o根据实现技术的不同，采用单路文件传真方式的传真机又分为四类，如表8-4所示o主要是利用公用交换电话网构成传真通信系统o新的传真通信方式已出现n利用分组交换方式利用分组交换方式n数字传真机出现，在综合业务数字网中，开始广泛使用数字传数字传真机出现，在综合业务数字网中，开始广泛使用数字传真机，提出了传真机与个人计算机相结合的未来发展方向真机，提出了传真机与个人计算机相结合的未来发展方向现在学习的是第60页，共98页61表8-4单路文件传真机的分类 数据压缩传输方式传输一页A4幅

43、面时间应用低速传真机（一类机）无没有频带调制 约为6分钟 已不生产中速传真机（二类）无幅度相位调制 约为3分钟 作为三类、四类机的一种功能高速传真机（三类机）哈夫曼编码，改进的READ码等调制解调，电话线路20秒1分钟目前主流四类传真机改进的READ码数据网315秒正在迅速发展现在学习的是第61页，共98页628.3.2 传真通信系统组成及工作原理传真通信系统组成及工作原理(1/4)o由发送机、传输信道和接收机三部分组成，如图8-5所示o发送机部分包括扫描装置、信号处理和调制器o接收机部分由解调器、信号处理和记录装置组成o基本组成与前面所介绍的图像通信系统的组成是一致的，只是根据传真业务的特性

44、，采用了特殊的输入设备（扫描装置）和输出设备（记录装置）现在学习的是第62页，共98页63传真通信系统组成及工作原理传真通信系统组成及工作原理(2/4)图8-5 传真通信系统的组成现在学习的是第63页，共98页64传真通信系统组成及工作原理传真通信系统组成及工作原理(3/4)o扫描装置的主要功能是将传真的原稿分解成像素，并把光信号转换成电信号o扫描装置输出的电信号在信号处理电路中进行数据压缩，以减少传真信号的冗余度，节约传输带宽。这里的信号处理相当于图8-1中的编码器部分。o解调器对接收到信号进行解调，经信号处理，还原成与扫描装置输出的原始电信号几乎相同的信号，再进行记录o记录装备的作用是将还

45、原出来的文字或图像信号记录在显示介质上，以重现传真原稿现在学习的是第64页，共98页65传真通信系统组成及工作原理传真通信系统组成及工作原理(4/4)o传输信道的概念与图8-1图像通信系统模型是一致的，可以采用8.2.4节中介绍的各种传输技术或通信网络来提供传真通信的传输信道。通常地，根据信道中传输的信号特性，传真通信系统可以区分为数字传真通信系统和模拟传真通信系统 现在学习的是第65页，共98页668.3.3 三类传真机三类传真机(1/8)o基本构成基本构成n主要用在公用交换电话网上传送书信、文件、表格和图形等图像，主要用在公用交换电话网上传送书信、文件、表格和图形等图像，是目前广泛使用的传

46、真机是目前广泛使用的传真机n三类传真机的基本组成如图三类传真机的基本组成如图8-68-6所示所示现在学习的是第66页，共98页67三类传真机三类传真机(2/8)图8-6三类传真机基本构成现在学习的是第67页，共98页68三类传真机三类传真机(3/8)o扫描单元采用图像传感器对原稿进行光电扫描，完成光电变换o扫描单元输出的模拟图像信号经过视频处理电路，变换成数字信号，然后由编码器完成图像数据压缩o系统控制器是全机的控制中心，完成国际相关建议所规定的三类传真业务的操作程序和传输规程，同时实现传真机的多种自动控制功能，以及管理、协调其他各个部件的工作o网络接口是传真机与通信外线、电话之间的连接单位现

47、在学习的是第68页，共98页69三类传真机三类传真机(4/8)o记录单元在记录纸上重现传真原稿o记录控制电路产生记录单元正常工作所需要的各种信号，比如移位时钟、分段记录信号等o电机驱动电路为传真机内各种工作电路提供驱动脉冲o三类传真机还提供了用户操作传真机的操作面板，以及传真机自身的电源供给系统，图中没有给出这两部分 现在学习的是第69页，共98页70三类传真机三类传真机(5/8)o通信过程通信过程n传真业务的整个通信过程与话音通信过程类似，包括传真业务的整个通信过程与话音通信过程类似，包括o 通信建立阶段、标识和命令发送阶段、报文传送阶段、通信建立阶段、标识和命令发送阶段、报文传送阶段、报文

48、发送结束阶段和通信释放阶段等五个阶段报文发送结束阶段和通信释放阶段等五个阶段o 整个过程都是在系统控制器的控制下自动完成的整个过程都是在系统控制器的控制下自动完成的现在学习的是第70页，共98页71o压缩编码方法压缩编码方法n两种编码方式两种编码方式o 在一维编码方案中，采用改进的哈夫曼编码，这种编码在一维编码方案中，采用改进的哈夫曼编码，这种编码方法对传真信息中黑、白两种像素的持续长度逐行进行方法对传真信息中黑、白两种像素的持续长度逐行进行编码，将每条扫描线上的数据变换成一串可变长度的码编码，将每条扫描线上的数据变换成一串可变长度的码字，每个码字表示一个全白或全黑的持续长度，黑白持字，每个码

49、字表示一个全白或全黑的持续长度，黑白持续长度交替出现续长度交替出现o二维编码方案中，采用二维编码方案中，采用MHMH和改进的和改进的READREAD码的混合编码方式。码的混合编码方式。这是一种逐条扫描线编码的方法，即本扫描线上每个变这是一种逐条扫描线编码的方法，即本扫描线上每个变化的像素的位置，是根据参考像素的位置来编码。参考化的像素的位置，是根据参考像素的位置来编码。参考像素可以是本扫描线上的其他像素，也可以位于参考扫像素可以是本扫描线上的其他像素，也可以位于参考扫描线上，每当一条扫描线的编码结束后，它就成为下一描线上，每当一条扫描线的编码结束后，它就成为下一扫描线的参考扫描线扫描线的参考扫

50、描线 三类传真机三类传真机(6/8)现在学习的是第71页，共98页72o传输要求传输要求n在公用交换电话网用户电路或租用专线用户电路上使用在公用交换电话网用户电路或租用专线用户电路上使用n由于三类传真机采用的是压缩编码和数字传输技术，所以图像的由于三类传真机采用的是压缩编码和数字传输技术，所以图像的传输质量不可避免地会受到传输电路的误码率、传输速率、编码传输质量不可避免地会受到传输电路的误码率、传输速率、编码方式和扫描线密度等的影响方式和扫描线密度等的影响n具有四种传输速率（具有四种传输速率（9.6 kbps,7.2 kbps,4.8 kbps和和2.4 kbps）、两）、两种扫描线密度（种扫