實驗3圖像壓縮

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1、實驗三、圖像壓縮一．實驗目的1．理解有損壓縮和無損壓縮的概念；2．理解圖像壓縮的主要原則和目的；　3．了解幾種常用的圖像壓縮編碼方式。4．利用MATLAB程序進行圖像壓縮。二．實驗原理1.圖像壓縮原理圖像壓縮主要目的是為了節(jié)省存儲空間，增加傳輸速度。圖像壓縮的理想標準是信息丟失最少，壓縮比例最大。不損失圖像質量的壓縮稱為無損壓縮，無損壓縮不可能達到很高的壓縮比；損失圖像質量的壓縮稱為有損壓縮，高的壓縮比是以犧牲圖像質量為代價的。壓縮的實現(xiàn)方法是對圖像重新進行編碼，希望用更少的數(shù)據(jù)表示圖像。信息的冗余量有許多種，如空間冗余，時間冗余，結構冗余，知識冗余，視覺冗余等，數(shù)據(jù)壓縮實質上是減少這些冗

2、余量。高效編碼的主要方法是盡可能去除圖像中的冗余成分，從而以最小的碼元包含最大的圖像信息。編碼壓縮方法有許多種，從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法，從信息論角度出發(fā)可分為兩大類。（1）.冗余度壓縮方法，也稱無損壓縮、信息保持編碼或嫡編碼。具體說就是解碼圖像和壓縮編碼前的圖像嚴格相同，沒有失真，從數(shù)學上講是一種可逆運算。（2）信息量壓縮方法，也稱有損壓縮、失真度編碼或煙壓縮編碼。也就是說解碼圖像和原始圖像是有差別的，允許有一定的失真。應用在多媒體中的圖像壓縮編碼方法，從壓縮編碼算法原理上可以分為以下3類：（1）無損壓縮編碼種類哈夫曼（Huffman）編碼，算術編碼，行程（RLE）編碼，Lemp

3、elzev編碼。（2）有損壓縮編碼種類預測編碼，DPCM，運動補償；頻率域方法：正交變換編碼(如DCT)，子帶編碼；空間域方法：統(tǒng)計分塊編碼；模型方法：分形編碼，模型基編碼；基于重要性：濾波，子采樣，比特分配，向量量化；（3）混合編碼。有JBIG，H261，JPEG，MPEG等技術標準。本實驗主要利用MATLAB程序進行離散余弦變換（DCT）壓縮和行程編碼（RunLengthEncoding，RLE）。1)離散余弦變換(DCT)圖像壓縮原理離散余弦變換DCT在圖像壓縮中具有廣泛的應用，它是JPEG、MPEG等數(shù)據(jù)壓縮標準的重要數(shù)學基礎。和相同圖像質量的其他常用文件格式(如GIF(可交換的圖

4、像文件格式)，TIFF(標簽圖像文件格式)，PCX(圖形文件格式))相比，JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。JPEG比其他幾種壓縮比要高得多，而圖像質量都差不多(JPEG處理的圖像只有真彩圖和灰度圖)。正是由于其高壓縮比，使得JPEG被廣泛地應用于多媒體和網(wǎng)絡程序中。JPEG有幾種模式，其中最常用的是基于DCT變換的順序型模式，又稱為基本系統(tǒng)(Baseline)。用DCT壓縮圖像的過程為：(1)首先將輸入圖像分解為8×8或16×16的塊，然后對每個子塊進行二維DCT變換。(2)將變換后得到的量化的DCT系數(shù)進行編碼和傳送，形成壓縮后的圖像格式。用DCT解壓的過程為：(1)對每個8×8或

5、16×16塊進行二維DCT反變換。(2)將反變換的矩陣的塊合成一個單一的圖像。余弦變換具有把高度相關數(shù)據(jù)能量集中的趨勢，DCT變換后矩陣的能量集中在矩陣的左上角，右下的大多數(shù)的DCT系數(shù)值非常接近于0。對于通常的圖像來說，舍棄這些接近于0的DCT的系數(shù)值，并不會對重構圖像的畫面質量帶來顯著的下降。所以，利用DCT變換進行圖像壓縮可以節(jié)約大量的存儲空間。壓縮應該在最合理地近似原圖像的情況下使用最少的系數(shù)。使用系數(shù)的多少也決定了壓縮比的大小。在壓縮過程的第2步中，可以合理地舍棄一些系數(shù)，從而得到壓縮的目的。在壓縮過程的第2步，還可以采用Huffman編碼來進一步壓縮。三．實驗程序與結果8*8：

6、I=imread('L:/lena.jpg');K=rgb2gray(I);I=im2double(K);imshow(I);T=dctmtx(8);B=blkproc(I,[88],'P1*x*P2',T,T');mask=[1111000011100000110000001000000000000000000000000000000000000000];B2=blkproc(B,[88],'P1.*x',mask);I2=blkproc(B2,[88],'P1*x*P2',T',T);I=imread('L:/lena.jpg');subplot(2,2,1);imshow(I);ti

7、tle('原始圖像');subplot(2,2,2);imshow(K);title('灰度圖');subplot(2,2,3);imshow(B2);title('壓縮圖');subplot(2,2,4);imshow(I2);title('復原圖');16*16：I=imread('L:/lena.jpg');K=rgb2gray(I);I=im2double(K);imshow(I);T=dctmtx(16);B=