什么是圖像信號呢?圖像信號是光通過物體反射后、進入人眼睛形成的信號,屬于模擬信號方式。如果需要對圖像信號進行數(shù)字化的處理、傳輸和存儲,事先完成圖像信號的光/電轉(zhuǎn)換和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換;由于人的眼睛只能識別模擬物理信號,所以處理完畢后的數(shù)字信號還需要還原為模擬圖像信號,即完成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換和電/光轉(zhuǎn)換。
圖像數(shù)字化技術(shù)為圖像的計算機處理奠定基礎(chǔ),它把物理的光信號轉(zhuǎn)換成為計算機可以識別的數(shù)值,以便于算法處理、遠程傳輸和長期存儲,實現(xiàn)了許多模擬技術(shù)難以完成的圖像表現(xiàn)功能;當(dāng)然,數(shù)字化技術(shù)還包括把數(shù)字圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人眼可見的模擬圖像信號這一過程。
技術(shù)可以在圖像不失真或少失真的情況下,降低圖像數(shù)據(jù)傳輸率、減小占用信道帶寬、減少占用數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)空間,是圖像信息處理的重要內(nèi)容。實際上,攜帶信息的圖像原始信號中存在著很大的信息冗余,按照不同的角度可以分成:空間允余——二維圖像的物體和背景在其物理表面上的光學(xué)相關(guān)性;時間冗余——運動圖像在時間上存在著相關(guān)性;知識冗余——由于存在著先驗知識和背景知識,使得需要傳輸?shù)男畔⒘繙p少;視覺冗余——人的眼睛對某些圖像特征不敏感,這些特征信息可以不在圖像數(shù)據(jù)中出現(xiàn);編碼冗余——攜帶信息的符號熵大于信息熵,這種符號數(shù)據(jù)中就存在冗余。既然圖像數(shù)據(jù)中存在信息冗余,就有可能對圖像數(shù)據(jù)量進行壓縮,針對數(shù)據(jù)冗余的類型不同,可以有多種不同的數(shù)據(jù)壓縮方法。
常見的專用有:JPEG,MPEG,H.26I,小波變換等。MPEG—II可以把數(shù)字電視近200Mbps的碼率壓縮到5Mbps,把高清晰度電視1Gbps的碼率壓縮25Mbps。這樣,借助某種高效率數(shù)字調(diào)制方法,現(xiàn)在用于傳送一路模擬電視的信道帶寬,可以用來傳送四路數(shù)字電視和一路高清晰度電視。MPEG—I使標(biāo)準視頻(CIF)信號40Mbps的碼率壓縮到1.2Mbps,讓一張VCD視盤能存入一個75分鐘的影視節(jié)目。目前的圖像壓縮技術(shù)可以做到:在人眼的敏感范圍內(nèi),靜態(tài)圖像壓縮率為50∶1,活動圖像壓縮率可達50—200∶1。
在活動圖像的壓縮技術(shù)中,除了MPEG—II專用于電視廣播以外,應(yīng)用泛的技術(shù)莫過于MPEG—IV。MEPG-IV主要解決在甚低速率(64kbps以內(nèi))通信線路上傳輸一定質(zhì)量圖像的問題,同時實現(xiàn)多媒體信息的共同傳輸。主要用于移動通信和個人通信,可以拓展到目前的Internet上應(yīng)用。今后MPEG—IV圖像壓縮技術(shù)可能應(yīng)用的具體產(chǎn)品包括:多媒體電腦、掌上電腦、網(wǎng)絡(luò)電視、遠程視頻監(jiān)控、、等。
Internet是20世紀對人類社會影響的信息傳輸技術(shù)。Internet的理論基礎(chǔ)是分組交換,硬件基礎(chǔ)是Ethernet、光纖通信和大規(guī)模集成電路,軟件基礎(chǔ)是TCP/IP,Windows和JAVA,應(yīng)用方式有WEB,,F(xiàn)TP等,總之Internet的出現(xiàn)正在改變者社會生活的方方面面。
利用Internet實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)暮锰幨牵憾喾N信息共同傳輸,形成多媒體信息流;較低的運行費用,即無需繳納長途電信費用,只需繳付Internet使用費,甚至可以固定月租費,大大降低了圖像傳輸費用;傳輸可靠、具有很高的傳輸質(zhì)量;Internet接口標(biāo)準、協(xié)議通用,使用十分方便。隨著Internet的普及,人類社會已經(jīng)進入了網(wǎng)絡(luò)時代,到達一個被稱為后PC的時代。我們不僅用PC能上網(wǎng),用各式各樣的嵌入式設(shè)備也能上網(wǎng),如掌上電腦、個人數(shù)字助理(PDA)、、TV機頂盒等信息電器都可以實現(xiàn)上網(wǎng)功能。這些信息電器無一例外均采用嵌入式計算機系統(tǒng)。嵌入式計算機系統(tǒng)是界于單片機系統(tǒng)和臺式機系統(tǒng)之間的新型計算機系統(tǒng),它一方面具有單片機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耗電省、低成本的特點,同時還具備臺式機處理能力強、有*作系統(tǒng)支持等優(yōu)勢,目前已經(jīng)在各種信息電器中廣泛使用。