基于DCT的圖像壓縮編碼算法及其MATLAB實(shí)現(xiàn)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目：　　基于DCT的圖像壓縮編碼算法及其MATLAB實(shí)現(xiàn)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　專業(yè)：電子信息工程1.前言伴隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展發(fā)展，大量的圖像信息越來(lái)越多的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)以及通信領(lǐng)域中，可是圖像信息中包含了巨大的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)如不過(guò)不進(jìn)行壓縮，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)的處理性能是無(wú)法滿足其需求的，而且通信帶寬也不能滿足大量多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。所以為了提高圖像數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)及處理效率，我必須對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，為此對(duì)于圖像壓縮編碼，我們有必要對(duì)其進(jìn)行研究[1]。數(shù)字圖像的處理指的是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成變成數(shù)字信號(hào)同時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，從而提高了

2、圖像的實(shí)用性，以達(dá)到原本所要求的效果，該過(guò)程也可被稱為數(shù)字信號(hào)處理。進(jìn)行該處理主要喲以下幾個(gè)目的：①提高圖片的清晰度，達(dá)到觀賞性。②從圖像中提取某些特點(diǎn)和特殊的信息，使計(jì)算機(jī)能高效的進(jìn)行處理。③通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的壓縮，以利于圖像的傳輸以及存儲(chǔ)。數(shù)字圖像處理是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息論及信號(hào)處理這三者相互結(jié)合的綜合性科學(xué)。數(shù)字圖像處理不會(huì)因?yàn)閳D像壓縮、復(fù)制等一系列轉(zhuǎn)換操作造成圖像質(zhì)量下降，這是數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理的不同之處，因此數(shù)字圖像處理的再現(xiàn)性更佳。數(shù)字圖像處理有幾個(gè)主要的特點(diǎn)：①數(shù)字圖像處理的中要進(jìn)行的處理地?cái)?shù)據(jù)量很大。二維信息是數(shù)字圖像處理主要的數(shù)據(jù)處理對(duì)象，二維信息就包含著大量的數(shù)

3、據(jù)，所以對(duì)于計(jì)算機(jī)的性能有著更高的要求。②數(shù)字圖像處理要用到較大的帶寬。相較于語(yǔ)言信息所需用到的帶寬要大很多。例如電視圖像的帶寬大概500MHZ左右，然而語(yǔ)音帶寬只為4kHZ左右。因此在數(shù)字圖像處理的各個(gè)過(guò)程中，所要求的技術(shù)更高，成本也隨之提高，對(duì)于頻帶壓縮技術(shù)有了更高的要求。③數(shù)字圖像中像素之間的關(guān)聯(lián)性更大。在電視畫(huà)面中，有很多相近的灰度。對(duì)于電視畫(huà)面，相鄰像素的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以達(dá)到0.9以上。正由此，圖像數(shù)據(jù)的壓縮的可能性很大[2]。圖像壓縮可以進(jìn)行的原因是由于原始圖像數(shù)據(jù)之間的高度關(guān)聯(lián)，其中含有大量的數(shù)據(jù)冗余。數(shù)字圖像中的冗余信息通常有下列幾種：空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余、統(tǒng)計(jì)冗

4、余、結(jié)構(gòu)冗余、視覺(jué)冗余以及知識(shí)冗余等。圖像壓縮算法的主要作用是為了在確保圖像重建之后質(zhì)量，并且去除這些冗余信息，從而達(dá)成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的壓縮[3]。2.主題目前圖像壓縮技術(shù)是一種“開(kāi)放技術(shù)”。圖像傳感器不斷提高空間分辨率，電視廣播的不斷發(fā)展，對(duì)于圖像壓縮技術(shù)要求也越來(lái)越高。圖像壓縮目的首要是為了減小圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，便于數(shù)據(jù)的保存。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)空間是有限的，如果一個(gè)相同圖片的數(shù)據(jù)量越少，那么所占據(jù)的存儲(chǔ)空間也就相應(yīng)的更小，因此也就能保存更多的圖像，從而極大地節(jié)約了資源。第二個(gè)重要的作用就是便于數(shù)據(jù)的傳輸。圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮之后，將一些不必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行了去除，保留了那些所需要的主要數(shù)據(jù)，進(jìn)

5、而大量降低了必須要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以滿足人眼及計(jì)算機(jī)分析的需要。最后是有利于特征的提取，使計(jì)算機(jī)模式更容易能夠識(shí)別。如果在使用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像中不同種類的物體警醒分析是，只要將他們的不同特征經(jīng)行區(qū)分就可以了，這樣舊同事滿足了降低數(shù)據(jù)量要求和實(shí)際需求[4]。圖像壓縮所要解決的問(wèn)題是盡可能地減小數(shù)字圖像在表示時(shí)需要的用到的數(shù)據(jù)量。去除圖像中多余的數(shù)據(jù)冗余是減小數(shù)據(jù)量的基本方法[1]。在數(shù)字的角度上看，其過(guò)程就是將二維像素陣列轉(zhuǎn)換為在統(tǒng)計(jì)上無(wú)相關(guān)聯(lián)系的數(shù)據(jù)集合。該轉(zhuǎn)換過(guò)程是基于在圖像數(shù)據(jù)傳輸或存儲(chǔ)之前所進(jìn)行的。在此以后的某一個(gè)時(shí)刻，再解壓縮已進(jìn)行過(guò)圖像壓縮的圖像數(shù)據(jù)，從而重建原圖像再或源圖像的類

6、似圖像[3]。在一系列的圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)中，JPEG（jointphotographicexpertsgroup）格式也就是被稱之為聯(lián)合圖像專家組的圖像壓縮格式，它的適用范圍很廣，包括不同類型及分辨率的彩色、黑白靜止圖像。在JPEG圖像壓縮算法中，有兩種主要算法：①以離散余弦變換（DCT）為基礎(chǔ)的有損壓縮算法。②以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法[5]。1離散余弦變化（DCT）概念1.1二維DCT的解析式定義可由下式表示：其中，f(x,y)是空間域二維向量之元素，F(xiàn)(u,v)是變換系數(shù)陣列元素，式中表示的陣列為N×N[6]。1.2二維DCT反變換（IDCT）解析式定義可以表示為：而在應(yīng)用MAT

7、LAB仿真實(shí)現(xiàn)中，主要是在解析式定義基礎(chǔ)上采用二維DCT變換的矩陣式定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的，矩陣式的定義可以表示為：[F(u,v)]=[A]T[F(u,v)][A],[f(x,y)]=[A][f(x,y)][A]T其中，[f(x,y)]是空間域數(shù)據(jù)陣列，[F(u,v)]是變換系數(shù)矩陣，[A]是變換矩陣。2.基于DCT的JPEG壓縮編碼算法JPEG算法中第一步要做的是將圖像進(jìn)行分塊處理，如果要壓縮編碼一幅灰度圖像，首先將圖像分成8×8的像素塊，分塊進(jìn)行DC