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字化的處理、傳輸和存儲,事先完成圖像信號的光/電轉換和模擬/數字轉換;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字信號還需要還原為模擬圖像信號,即完成數字/模擬轉換和電/光轉換。
圖像數字化技術為圖像的計算機處理奠定基礎,它把物理的光信號轉換成為計算機可以識別的數值,以便于算法處理、遠程傳輸和長期存儲,實現了許多模擬技術難以完成的圖像表現功能;當然,數字化技術還包括把數字圖像數據轉換為人眼可見的模擬圖像信號這一過程。
技術可以在圖像不失真或少失真的情況下,降低圖像數據傳輸率、減小占用信道帶寬、減少占用數據存儲介質空間,是圖像信息處理的重要內容。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相關性;時間冗余——運動圖像在時間上存在著相關性;知識冗余——由于存在著先驗知識和背景知識,使得需要傳輸的信息量減少;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據中出現;編碼冗余——攜帶信息的符號熵大于信息熵,這種符號數據中就存在冗余。既然圖像數據中存在信息冗余,就有可能對圖像數據量進行壓縮,針對數據冗余的類型不同,可以有多種不同的數據壓縮方法。
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,借助某種高效率數字調制方法,現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字電視和一路高清晰度電視。MPEG—I使標準視頻(CIF)信號40Mbps的碼率壓縮到1.2Mbps,讓一張VCD視盤能存入一個75分鐘的影視節目。目前的圖像壓縮技術可以做到:在人眼的敏感范圍內,靜態圖像壓縮率為50∶1,活動圖像壓縮率可達50—200∶1。
在活動圖像的壓縮技術中,除了MPEG—II專用于電視廣播以外,應用泛的技術莫過于MPEG—IV。MEPG-IV主要解決在甚低速率(64kbps以內)通信線路上傳輸一定質量圖像的問題,同時實現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上應用。今后MPEG—IV圖像壓縮技術可能應用的具體產品包括:多媒體電腦、掌上電腦、網絡電視、遠程視頻監控、、等。
Internet是20世紀對人類社會影響的信息傳輸技術。Internet的理論基礎是分組交換,硬件基礎是Ethernet、光纖通信和大規模集成電路,軟件基礎是TCP/IP,Windows和JAVA,應用方式有WEB,,FTP等,總之Internet的出現正在改變者社會生活的方方面面。
利用Internet實現遠距離傳輸的好處是:多種信息共同傳輸,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、具有很高的傳輸質量;Internet接口標準、協議通用,使用十分方便。隨著Internet的普及,人類社會已經進入了網絡時代,到達一個被稱為后PC的時代。我們不僅用PC能上網,用各式各樣的嵌入式設備也能上網,如掌上電腦、個人數字助理(PDA)、、TV機頂盒等信息電器都可以實現上網功能。這些信息電器無一例外均采用嵌入式計算機系統。嵌入式計算機系統是界于單片機系統和臺式機系統之間的新型計算機系統,它一方面具有單片機結構簡單、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*作系統支持等優勢,目前已經在各種信息電器中廣泛使用。