圖像壓縮方法綜述

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1、圖像壓縮方法綜述圖像壓縮方法綜述陳清早(電信科學(xué)技術(shù)研究院PT1400158)摘要：圖像壓縮編碼技術(shù)就是對(duì)要處理的圖像數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則進(jìn)行變換和組合,從而達(dá)到以盡可能少的數(shù)據(jù)流(代碼)來(lái)表示盡可能多的數(shù)據(jù)信息。由于圖像數(shù)據(jù)量的龐大,在存儲(chǔ)、傳輸、處理時(shí)非常困難,因此圖像數(shù)據(jù)的壓縮就顯得非常重要。圖像壓縮分為無(wú)損圖像壓縮和有損圖像壓縮或者分為變換編碼、統(tǒng)計(jì)編碼。在這里，我們簡(jiǎn)單的介紹幾種幾種圖像壓縮編碼的方法，如：DCT編碼、DWT編碼、哈夫曼(Huffman)編碼和算術(shù)編碼。關(guān)鍵字：圖像壓縮；DCT壓縮編碼；DWT壓縮編碼；哈夫曼編碼；算術(shù)編碼行處理的方法。在空間上具有強(qiáng)

2、相關(guān)的信號(hào)，反1引言映在頻域上是在某些特定的區(qū)域內(nèi)能量常常被集在隨著計(jì)算機(jī)與數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展,中在一起，或者是系數(shù)矩陣的分布具有某些規(guī)律。特別是網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的興起,大數(shù)據(jù)量的圖我們可以利用這些規(guī)律在頻域上減少量化比特像信息會(huì)給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、通信信道的帶寬數(shù)，達(dá)到壓縮的目的。也就是說(shuō)，圖像變換本身以及計(jì)算機(jī)的處理速度增加極大的壓力。為了解并不能壓縮數(shù)據(jù)，但變換后圖像大部分能量集中決這個(gè)問(wèn)題,必須進(jìn)行壓縮處理。圖像數(shù)據(jù)之所以到了少數(shù)幾個(gè)變換系數(shù)上，再采用適當(dāng)?shù)牧炕湍鼙粔嚎s，就是因?yàn)閿?shù)據(jù)中存在著冗余。圖像數(shù)熵編碼便可以有效地壓縮圖像。量化是對(duì)經(jīng)過(guò)據(jù)的冗余主要表現(xiàn)

3、為：圖像中相鄰像素間的相關(guān)DCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化，其目的是減小性引起的空間冗余；圖像序列中不同幀之間存在非“0”系數(shù)的幅度以及增加“0”值系數(shù)的數(shù)目，相關(guān)性引起的時(shí)間冗余；不同彩色平面或頻譜帶它是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。的相關(guān)性引起的頻譜冗余。數(shù)據(jù)壓縮的目的就是圖像經(jīng)DCT變換以后，DCT系數(shù)之間的相關(guān)通過(guò)去除這些數(shù)據(jù)冗余來(lái)減少表示數(shù)據(jù)所需的比性就會(huì)變小。而且大部分能量集中在少數(shù)的系數(shù)特?cái)?shù)。信息時(shí)代帶來(lái)了“信息爆炸”，使數(shù)據(jù)量大上，因此，DCT變換在圖像壓縮中非常有用，是增，無(wú)論傳輸或存儲(chǔ)都需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓有損圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEG的核心。從原理上講縮。

4、因此圖像數(shù)據(jù)的壓縮就顯得非常重要?？梢詫?duì)整幅圖像進(jìn)行DCT變換，但由于圖像各部在此，我們主要介紹變換編碼的DCT編碼和位上細(xì)節(jié)的豐富程度不同，這種整體處理的方式DWT編碼和統(tǒng)計(jì)編碼的哈夫曼(Huffman)編碼和效果不好。為此，發(fā)送者首先將輸入圖像分解為算術(shù)編碼。8*8或16*16塊，然后再對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行二維DCT變換，接著再對(duì)DCT系數(shù)進(jìn)行量化、編碼和2變換編碼傳輸；接收者通過(guò)對(duì)量化的DCT系數(shù)進(jìn)行解碼，變換編碼是將空域中描述的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)某并對(duì)每個(gè)圖像塊進(jìn)行的二維DCT反變換。最后將種正交變換轉(zhuǎn)換到另一個(gè)變換域(頻率域)中進(jìn)行操作完成后所有的塊拼接起來(lái)構(gòu)成一幅單一的

5、圖描述，變換后的結(jié)果是一批變換系數(shù)，然后對(duì)這像。對(duì)于一般的圖像而言，大多數(shù)DCT系數(shù)值都些變換系數(shù)進(jìn)行編碼處理，從而達(dá)到壓縮圖像數(shù)接近于0，所以去掉這些系數(shù)不會(huì)對(duì)重建圖像的質(zhì)據(jù)的目的。主要的變換編碼有DCT編碼和DWT編量產(chǎn)生較大影響。因此，利用DCT進(jìn)行圖像壓縮碼確實(shí)可以節(jié)約大量的存儲(chǔ)空間。1.1DCT編碼由于圖像可看成二維數(shù)據(jù)矩陣，所以在圖像DCT編碼屬于正交變換編碼方式，用于去除編碼中多采用二維正交變換方式，然而其正交變圖像數(shù)據(jù)的空間冗余。變換編碼就是將圖像光強(qiáng)換的計(jì)算量太大，所以在實(shí)用中變換編碼并不是矩陣(時(shí)域信號(hào))變換到系數(shù)空間(頻域信號(hào))上進(jìn)對(duì)整幅圖像進(jìn)行變換

6、和編碼，而是將圖像分成若1圖像壓縮方法綜述干個(gè)n×n的子圖像分別處理。這是因?yàn)樾K圖像號(hào)的高尺度，即高頻信息。因此，原始信號(hào)通過(guò)的變換計(jì)算比較容易，而且距離較遠(yuǎn)的像素之間兩個(gè)相互濾波器產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)。的相關(guān)性比距離較近的像素之間的相關(guān)性要小。通過(guò)不斷的分解過(guò)程，將近似信號(hào)連續(xù)分解，實(shí)踐證明4×4、8×8、16×16適合圖像壓縮，這就可以將信號(hào)分解成許多低分辨率成分。理論上是因?yàn)椋悍纸饪梢詿o(wú)限制的進(jìn)行下去，但事實(shí)上，分解可如果子圖像尺寸取得太小，雖然計(jì)算速度快，以進(jìn)行到細(xì)節(jié)（高頻）只包含單個(gè)樣本為止。因?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單，但壓縮能力有限；如果子圖像尺寸取此，在實(shí)際應(yīng)用中，一般依據(jù)信號(hào)的

7、特征或者合得太大，雖然去相關(guān)效果好，因?yàn)镈CT等正弦類適的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆纸鈱訑?shù)。小波分解可以變換均漸近最佳化，同時(shí)也漸近飽和，由于圖像使人們?cè)谌我獬叨扔^察信號(hào)，只需所采用的小波本身的相關(guān)性很小，反而使得壓縮效果不明顯，函數(shù)的尺度合適。小波分解將信號(hào)分解為近似分并且增加了計(jì)算的復(fù)雜度。量和細(xì)節(jié)分量，它們?cè)趹?yīng)用中分別有不同的特點(diǎn)。1.2DWT編碼比如，對(duì)含有噪聲的信號(hào)，噪聲分量的主要能量小波變換是Fourier變換的改進(jìn)。它被認(rèn)為是集中在小波分解的細(xì)節(jié)分量中，對(duì)細(xì)節(jié)分量做進(jìn)繼Fourier分析之后的又一有效的時(shí)頻分析方法。一步