在圖像的採集過程中，為保證能從抽樣後的數字圖像完全恢復原圖像，要求抽樣頻率滿足二維抽樣定理。在數字圖像通信系統中，若編碼端以低於抽樣定理確定的奈奎斯特頻率抽樣，則稱為亞抽樣。亞抽樣能直接降低傳輸數碼率，是一種簡單實用，且套用較廣泛的一種壓縮編碼方法。
基本介紹
- 中文名：亞抽樣—內插
- 外文名：Sub sampling—interpolation
- 套用學科：通信
特點,原理,
亞抽樣除了用降低抽樣頻率的方法獲得外，也可按抽樣定理先獲得數字圖像，然後再對數字圖像根據某種結構進行1/K的抽取來獲得，即每K個像素保留一個，其餘的丟掉。圖像重構時採用相應的內插模板恢復丟掉的數據。由於數據速率低於奈奎斯特頻率，恢復的圖像和原圖像相比有了一定的失真。
特點
亞抽樣－內插的傳輸方式具有對信道誤碼不敏感，簡單易實現的優點。除了把它作為一種獨立的壓縮編碼方法外，在大部分套用場合都把它與其他編碼方法相結合，組成混合型編碼方案，以便獲得更好的壓縮效果。
原理
在圖像通信中採用亞抽樣－內插來降低數碼率有以下幾方面的原因：
首先是圖像信號固有的性質。二維圖像有兩個方向的清晰度，即水平和垂直清晰度，由於地球重力的影響，自然圖像或者有更高的水平清晰度(相當於垂直細線)，或者有更高的垂直清晰度(相當於水平細線)，但很少有圖像兩者都高的。因此，二維圖像的重要的統計特性之一是其二維頻譜特性的能量集中在二維低頻(指水平或垂直方向有一個低頻即可)。那些在水平和垂直都在高頻區的內容很可能是噪聲的影響，濾掉後圖像的質量反而更好。
其次，人眼的時空頻率特性有一重要的特性，即各向異性。人眼在空間頻率沿45°對角方向的寬度要比水平和垂直方向的頻寬低10～20%。
此外，自然圖像出現對角結構的機率要比出現縱橫結構的機率小，因此可以用對角濾波，通過犧牲對角方向的解析度換取縱橫解析度的提高。
總之，由於圖像信號的這些特點，可以用亞抽樣來壓縮數據，而內插重構相當於二維低頻對角濾波。
亞抽樣－內插重構方式中最簡單、套用得最多的一種是2∶1的亞抽樣，其結構為交叉型，如下圖所示。一般考慮將它與其他壓縮方法結合起來獲取更高的壓縮比。在一些質量要求高的圖像通信系統中，都採用了這種方式。為了避免亞抽樣後高頻噪聲混疊
圖41.231/2亞抽樣結構及內插
到低頻區帶來的失真，應該在亞抽樣之前先進行低頻對角濾波。
內插公式有許多種，如上圖所示，對內插點x0：
x0=(a+b)/2 （一維內插）
x0=(c+d)/2（一維內插）
x0=(a+b+c+d)/4 (二維內插)
式中：二維內插等效於一個二維重置濾波器，它可部分消除高頻混疊噪聲。
對於電視圖像，亞抽樣的概念得到了推廣。由於一幀圖像分為兩場，於是有所謂亞場抽樣方式，每兩場傳一場，未傳場的像素由其相鄰場的鄰近像素取平均得到。
