游程编码行程编码.pptx

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1、游程编码概念游程编码概念游程编码游程编码RCL:又称又称“游程长度编码游程长度编码”、“运行长度编码运行长度编码”或或“行程编码行程编码”，是一种统，是一种统计编码，该编码属于无损计编码，该编码属于无损压缩编码压缩编码。定义：定义：第1页/共15页游程编码概念游程编码概念游程长度游程长度RL：简称游程，：简称游程，指的是由字符指的是由字符构成的数据流构成的数据流中各个字符重中各个字符重复出现而形成复出现而形成的字符的长度。的字符的长度。RCL原理原理：用一个：用一个符号值或串长代替符号值或串长代替具有相同值的连续具有相同值的连续符号，使符号长度符号，使符号长度少于原始数据的长少于原始数据的长度

2、。只在各行或者度。只在各行或者各列数据的代码发各列数据的代码发生变化时，一次记生变化时，一次记录该代码及相同代录该代码及相同代码重复的个数，从码重复的个数，从而实现数据的压缩。而实现数据的压缩。第2页/共15页基本RLC方法分析定义定义 就是在数据流中直接用（数据字符就是在数据流中直接用（数据字符X、串的位置、串的位置Sc、串的长度、串的长度RL）3个字符来给出上述个字符来给出上述3种信息。种信息。缺点缺点 用用Sc作为前缀的低效、原字符串中作为前缀的低效、原字符串中RL的长度的长度和出现频度不够显著。导致不实用。和出现频度不够显著。导致不实用。解决方法解决方法 在二值图像和连续色调图像中可以

3、省去在二值图像和连续色调图像中可以省去Sc，这样，这样使得改进的使得改进的RCL在图像编码中得到了广泛的应用。在图像编码中得到了广泛的应用。第3页/共15页二值图像的游程编码二值图像的游程编码二值图像二值图像是指仅有黑（用是指仅有黑（用“1”代表）、白（用代表）、白（用“0”代代表）两个亮度值的图像。可借助各种图像通信表）两个亮度值的图像。可借助各种图像通信方式传输，最经典的通信方式是传真。方式传输，最经典的通信方式是传真。二值图像对不同的白长（白像素游程）和黑长（黑像素对不同的白长（白像素游程）和黑长（黑像素游程）按其出现概率的不同分别配以不同长度游程）按其出现概率的不同分别配以不同长度的码

4、字。实为霍夫曼码的一种具体应用。的码字。实为霍夫曼码的一种具体应用。二值图像二值图像RCL一种只按长度编码，效率低。一种只按长度编码，效率低。另一种对白长另一种对白长黑长分别编码（改进型霍夫曼编码黑长分别编码（改进型霍夫曼编码MHC）。）。定义RCL两种方式第4页/共15页二值图像的游程编码二值图像的游程编码RL=063，用一个相应用一个相应的的结尾码结尾码表表示（示（P59表表4.7）；）；（1）RL=641728，用一个，用一个组合组合基干码基干码加一个加一个补充结尾码补充结尾码；（2）规定每行都从白规定每行都从白游程开始，若实游程开始，若实际扫描行由黑开际扫描行由黑开始，则需在行首始，则

5、需在行首加零长度白游程；加零长度白游程；每行结束要加行每行结束要加行同步码同步码EOL。（3）一维一维MH编码规则：编码规则：第5页/共15页二值图像的游程编码二值图像的游程编码例题：设有一页传真文件其中某一扫描线上的像素点如图例题：设有一页传真文件其中某一扫描线上的像素点如图 所示。求所示。求（1）该扫描行的）该扫描行的MH编码；编码；（2）编码后的比特总数；）编码后的比特总数；（3）本编码行的数据压缩比。）本编码行的数据压缩比。（1）数据：）数据：75白白 5黑黑 9白白 18黑黑 1621白白 EOL码字码字 1101101000；0011；10100；0000001000；010011

6、0100010111；000000000001（2）将码字数一下，答案就是）将码字数一下，答案就是57 bit。（3）压缩前数据总比特：压缩前数据总比特：75+5+9+18+1621=1728 bit。所以数据压缩比：所以数据压缩比：1728:57=30.316:175个白5个黑9个白18个黑1621个白解：解：第6页/共15页二值图像的游程编码二值图像的游程编码75个白5个黑9个白18个黑1621个白根据编码的根据编码的3个规则，参考书中个规则，参考书中P59-60页的页的MH码表：码表：75个白：个白：RL=75，用规则，用规则(2)。组合基干码组合基干码为为64（白）对应的（白）对应的1

7、1011；补补充结尾码充结尾码为为75-64=11（白）所对应的（白）所对应的01000。所以答案为：。所以答案为：1101101000。5个黑：个黑：RL=5，用规则，用规则(1)。结尾码结尾码为为5（黑）对应的（黑）对应的0011。即为答案。即为答案。9个白：规则个白：规则(1)。结尾码结尾码为为9（白）对应的（白）对应的10100。即为答案。即为答案。18个黑：规则个黑：规则(1)。结尾码结尾码为为18（黑）对应的（黑）对应的0000001000。即为答案。即为答案。1621个白：规则个白：规则(2)。组合基干码组合基干码为为1600（白）对应的（白）对应的010011010；补充补充结

8、尾码结尾码为为1621-1600=21（白）所对应的（白）所对应的0010111。所以答案为：。所以答案为：0100110100010111。EOL：规则：规则(3)。同步码同步码，查表可得为，查表可得为000000000001。即为答案即为答案。第7页/共15页连续色调图像的二维编码连续色调图像的二维编码前面介绍了二值图像的一维前面介绍了二值图像的一维MH编码，但对于多值或编码，但对于多值或连续色调图像，黑白游程已不适用，而基本连续色调图像，黑白游程已不适用，而基本RCL的的3元组也不能直接用。元组也不能直接用。引出前提引出前提JPEG标准的基本系统利用标准的基本系统利用Z型扫描，将二维量化

9、系型扫描，将二维量化系统矩阵转换成了一维数组统矩阵转换成了一维数组ZZ（k），数组的第一个元），数组的第一个元素素ZZ（0）为）为直流系数直流系数DC（在4.2.3节截断霍夫曼编码中已经讨论过）；ZZ（1）ZZ（63）元素为）元素为交流交流系数（系数（AC）。编码原理编码原理JPEG将其联合编码表示为将其联合编码表示为“NNNNSSSS+尾码尾码”，“NNNN”为当前非零值相对于前一个非零为当前非零值相对于前一个非零AC系数的系数的零游程计数，表示零游程计数，表示ZRL；这将；这将“NNNN/SSSS”组合为组合为一个新的前缀码，用二维霍夫曼编码。即为一个新的前缀码，用二维霍夫曼编码。即为AC

10、系数系数编码表示形式。编码表示形式。AC编码表示形式编码表示形式第8页/共15页连续色调图像的二维编码连续色调图像的二维编码求求出差分值出差分值DIFFDIFF，查书中，查书中P52P52表表4.24.2即可得即可得前缀码前缀码（用（用标准的霍夫曼编码标准的霍夫曼编码）。）。(1)DC系数编码系数编码若若ZZZZ（k k）为待编码的非零）为待编码的非零ACAC系数，系数，根据根据ZZZZ（k k）的幅度范）的幅度范围由围由P60P60表表4.84.8查出查出尾码的位数尾码的位数B=SSSSB=SSSS，按以下可求得，按以下可求得尾码尾码：(2)AC系数编码系数编码原码，若原码，若ZZZZ（k

11、k）0 0反码，若反码，若ZZZZ（k k）015ZRL15，则先用，则先用ZRL=16ZRL=16即即NNNN/SSSS=F/0NNNN/SSSS=F/0得到码得到码字字，再对，再对ZRL=ZRL-16ZRL=ZRL-16继继续编码，得到续编码，得到NNNN/SSSSNNNN/SSSS码字，结合尾码就可得码字，结合尾码就可得ACAC系数编码。系数编码。第10页/共15页连续色调图像的二维编码连续色调图像的二维编码例题：设某亮度图像块的量化系数矩阵按例题：设某亮度图像块的量化系数矩阵按Z形扫描得到：形扫描得到：K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 930 31 3263ZZ（k）12 5 -

12、2 0 2 0 0 0 1 0 -1 0 而其前一亮度块的量化而其前一亮度块的量化DC系数也为系数也为12，写出编码过程。，写出编码过程。解解(1)DC系数编码系数编码因为因为DIFF=0，查，查P52表表4.2得其码字即为得其码字即为前缀码前缀码“00”。(2)AC系数编码系数编码第一个非零值第一个非零值ZZ(1)=5，查表，查表4.8得得SSSS=3，根据规则得尾码为原码，根据规则得尾码为原码101；与；与ZZ(0)间无零系数，故间无零系数，故NNNN=0，NNNN/SSSS=0/3查表查表4.9码字码字100；从而；从而ZZ(1)=5的编码为的编码为“NNNN/SSSS+尾码尾码”即即1

13、00+101得得100101。第二个非零值第二个非零值ZZ(2)=-2，SSSS=2，尾码为反码，尾码为反码01；又与；又与ZZ(1)无零系无零系数，所以数，所以NNNN/SSSS=0/2查表得码字为查表得码字为01；从而；从而ZZ(1)ZZ(2)编码为编码为0101。ZZ(3)ZZ(4)编码为编码为1101110。ZZ(5)ZZ(8)编码为编码为1110101。第11页/共15页连续色调图像的二维编码连续色调图像的二维编码例题：设某亮度图像块的量化系数矩阵按例题：设某亮度图像块的量化系数矩阵按Z形扫描得到：形扫描得到：K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 930 31 3263ZZ（k）1

14、2 5 -2 0 2 0 0 0 1 0 -1 0 而其前一亮度块的量化而其前一亮度块的量化DC系数也为系数也为12，写出编码过程。，写出编码过程。ZZ(31)=-1，查表得，查表得SSSS=1，尾码为反码，尾码为反码0；由于；由于NNNN=30-9+1=2215，故先编，故先编ZRL=16，NNNN/SSSS=F/0查表得码字查表得码字11111111001；此后；此后NNNN=22-16=615再编码，再编码，NNNN/SSSS=6/1查查表得码字为表得码字为1111011；所以；所以ZZ(9)ZZ(31)编码为编码为11111111001+11110110。此后无非零值，最直接用一个此后

15、无非零值，最直接用一个EOB结束本块结束本块，查表得码字为，查表得码字为1010。(3)综合前面综合前面(1)和和(2)，可知该图像块的编码为，可知该图像块的编码为 00 100101 0101 1101110 1110101 11111111001 11110110 1010(4)原始图像块要用原始图像块要用8*8*8=512位，压缩后为位，压缩后为49位，压缩比为位，压缩比为10.45:1。第12页/共15页游程编码总结游程编码总结游程编码游程编码RCL是一种熵编码。是一种熵编码。（1）RCL仍需与其他前缀码结合才有望达到更仍需与其他前缀码结合才有望达到更好的效果。这种方法对于二值图最有效。好的效果。这种方法对于二值图最有效。（2）RCL仍是变长码，有其固有的缺点，即需仍是变长码，有其固有的缺点，即需要较大容量的缓冲和较低误码的优质信道。要较大容量的缓冲和较低误码的优质信道。（3）第13页/共15页谢谢！谢谢！第14页/共15页感谢您的观看！第15页/共15页