22.5.3. КОДЕРЫ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПРЕДСКАЗАНИЕМ

В 1952 г. Гаррисон [62] расширил концепцию дифференциальной импульсно-кодовой модуляции, предложив основывать предсказание на линейной комбинации уровней нескольких элементов, принадлежащих как пройденному участку строки, так и предшествующим строкам. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что предсказание на основе более полных сведений дает возможность улучшить качество изображений как при объективной оценке среднеквадратической ошибкой воспроизведения, так и при визуальной оценке [63, 64]. Обобщенная блок-схема системы кодирования с пространственным предсказанием представлена на рис. 22.5.10; там же для удобства дальнейшего рассмотрения дана нумерация элементов, используемых в процессе предсказания. Схема предсказателя будет более подробно описана в разд. 22.6. Стандартный кодер системы ДИКМ, предсказание которого для элемента  основано на учете одного предшествующего элемента той же строки, часто характеризуют как предсказатель первого порядка.

Рис. 22.5.10. Система кодирования с пространственным предсказанием для передачи изображений: а — передатчик; б — приемник; в — нумерация элементов изображения.

В соответствии с такой классификацией предсказатель второго порядка будет учитывать два предыдущих элемента строки ( и ) или, возможно, предшествующий элемент строки () и ближайший элемент предыдущей строки (). Предсказатель третьего порядка может использовать для предсказания тройку элементов . Для предсказания часто используется также элемент , поскольку он приобретает важную роль для передачи контуров вертикальной ориентации. Как показали исследования, более подробно описываемые в разд. 22.6, для уменьшения искажений при кодировании наиболее существенны данные о тех близлежащих элементах, по отношению к которым статистические измерения указывают на максимальную степень корреляции с оцениваемым элементом. Установлено также, что использование порядка предсказания выше третьего уже не дает ощутимого дальнейшего снижения погрешностей кодирования.

Основная трудность, связанная с повышением порядка линейного предсказания при кодировании изображений, состоит в усложнении кодирующей системы. Например, для системы с предсказанием третьего порядка, обращающейся при оценке элемента  к элементам на позициях  требуется запоминание трех квантованных разностей, а именно . Кроме того, сам предсказатель получается в этом случае несколько более сложным по сравнению с кодером системы ДИКМ.