通信技术中的音视频压缩编码(6)

在有些图像中包含的信息与某些先验的基础知识有关，例如在一般的人脸图像中，头、眼、鼻和嘴的相互位置等信息就是一些常识。这种冗余我们称为知识冗余。
（4）视觉冗余
在多数情况下，重建图像的最终接收者是人的眼睛，为了达到较高的压缩比，可以利用人类视觉系统的特点得到高压缩比。人类的视觉系统对于图像的注意是非均匀和非线性的，特別是人类的视觉系统并不是对于图像中的任何变化都能感知。例如图像系数的量化误差引起的图像变化在一定范围内是不能为人眼所察觉的。
2.压缩编码
（1）预测编码
预测编码可以在一幅图像内进行（帧内预测编码），也可以在多幅图像之间进行（帧间预测编码）。预测编码基于图像数据的空间和时间冗余特性，用相邻的已知像素（或图像块）来预测当前像素（或图像块）的取值.然后再对预测误差进行量化和编码。这些相邻像素（或图像块）可以是同行扫描的。也可以是前几行或前几帧的，相应的预测编码分别称为一维、二维和三维预测。其中一维和二维预测是帧内预测，三维预测是帧间预测。
帧内预测编码一般采用像素预测形式的DPCM，其优点是算法简单，易于硬件实现，缺点是对信道噪声及误码很敏感，会产生误码扩散，使图像质量大大下降。同时，帧内DPCM的编码压缩比很低。因此现在已很少独立使用，一般要结合别的编码方法。帧间预测编码主要利用活动图像序列相邻帧间的相关性。即图像数据的时间冗余来达到压缩的目的，可以获得比帧内预测编码高得多的压缩比。帧间预测编码作为消除图像序列帧间相关性的主要手段之一，在视频图像编码方法中占有很重要的地位。帧间预测编码一般是针对图像块
的预测编码，它采用的技术有帧重复法、阈值法、帧内插法、运动补偿法和自适应交替帧内/帧间编码法等，其中运动补偿预测编码现已被各种视频图像编码标准采用，得到了很好的结果。这类图像编码方法的主要缺点在于对图像序列不同的区域，预测性能不一样.特别是在快运动区，预测效率较差。
预测编码的关键在于预测算法的选取，这与图像信号的概率分布很有关系，实际中常根据大量的统计结果采用简化的概率分布形式来设计最佳的预测器，有时还使用自适应预测器以较好的刻画图像信号的局部特性，提高预测效率。
（2）变换编码
与预测编码技术相比，消除图像数据空间相关性的一种更有效的方法是进行信号变换。变换编码通常是将空间域相关的像素点通过正交变换映射到另一个频域上，使变换后的系数之间的相关性降低。在变换后的频域上应满足：所有的系数相互独立；能量集中于少数几个系数上；这些系数集中于一个最小的区域内。尽管图像变换本身并不带来数据压缩，但由于变换后系数之间相关性明显降低，图像的大部分能量只集中到少数几个变换系数上，采用适当的量化和矯编码可以有效地压缩图像的数据量。而且图像经某些变换后，系数的空间分布和频率特性有可能与人眼的视觉特性匹配，因此可以利用人类视觉系统的生理和心理特点来得到较好的编码系统。