圖像壓縮論文.docx

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1、長(zhǎng)沙理工大學(xué)《數(shù)字圖像壓縮》報(bào)告學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程專業(yè)計(jì)算機(jī)與科學(xué)技術(shù)班級(jí)計(jì)算學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師尹波課程成績(jī)完成日期2015年12月16日摘要圖像壓縮技術(shù)對(duì)于數(shù)字圖像信息在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)快速傳輸和實(shí)時(shí)處理具有重要的意義。本文介紹了當(dāng)前幾種最為重要的圖像壓縮算法：?JPEG2000、分形圖像壓縮和小波變換圖像壓縮。其中主要研究了離散余弦變換壓縮和小波變換壓縮，并對(duì)兩種壓縮的前后數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)還分析了離散余弦變換壓縮和小波變換壓縮之間的差異。1.緒論1.1圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀?基于分形的方法是近幾年來(lái)引起關(guān)注和爭(zhēng)議的一種圖像壓縮方法。對(duì)圖像壓縮而言，

2、分形主要是利用自相似的特點(diǎn)，通過(guò)迭代函數(shù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮。利用分形特征對(duì)圖像進(jìn)行描述和處理是很自然的。分形能取得更好的圖像質(zhì)量，當(dāng)然在較低壓縮比的情況下，JPEG是更好的選擇。分形壓縮方法計(jì)算量比較大，時(shí)間開銷長(zhǎng)，因此加快分形壓縮方法的速度是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。小波變換(Wavelet?Transform)在頻率精度方面稍差一些，但在時(shí)間的分析能力上更好一些，而且可以對(duì)時(shí)間和頻率同時(shí)進(jìn)行分解，這是傳統(tǒng)傅立葉變換所做不到的。小波變換已經(jīng)開始應(yīng)用到圖像數(shù)據(jù)壓縮等領(lǐng)域，主要是采用離散小波變換。在某些情況下，小波變換更優(yōu)于DCT等其他正交變換。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(A

3、rtificial?Neural?Network，ANN)進(jìn)行圖像壓縮是這個(gè)領(lǐng)域近幾年的又一研究熱點(diǎn)，并且取得了積極的進(jìn)展。這是一種與視覺(jué)系統(tǒng)知識(shí)緊密相關(guān)的壓縮方法。ANN并分布的聯(lián)結(jié)機(jī)制與人的視覺(jué)系統(tǒng)有某些相似之處，利用此原理及其改進(jìn)的方法進(jìn)行圖像壓縮可獲得較好的效果1．2研究?jī)?nèi)容和目的本文通過(guò)DCT和小波變換為基礎(chǔ)的壓縮方法，最大限度地減小圖像的冗余度，同時(shí)分析DCT和小波變換壓縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后比較DCT和小波變換之間的差異。最后并得出了自己對(duì)兩種不同壓縮方法的看法和今后發(fā)展的前景。2.圖像壓縮原理分析2.1圖像壓縮的可能性圖像可以壓縮，是因?yàn)閳D像

4、中存在大量的冗余信息，圖像的冗余包括以下幾種：?(1)空間冗余：像素點(diǎn)之間的相關(guān)性。?(2)時(shí)間冗余：活動(dòng)圖像的兩個(gè)連續(xù)幀之間的冗余。?(3)信息熵冗余：?jiǎn)挝恍畔⒘看笥谄潇亍?(4)結(jié)構(gòu)冗余；圖像的區(qū)域上存在非常強(qiáng)的紋理結(jié)構(gòu)。?(5)知識(shí)冗余：有固定的結(jié)構(gòu)，如人的頭像。?(6)視覺(jué)冗余：某些圖像的失真是人眼不易覺(jué)察的。2.2圖像壓縮原理圖像壓縮主要目的是為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，增加傳輸速度。圖像壓縮的理想標(biāo)準(zhǔn)是信息丟失最少，壓縮比例最大。不損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為無(wú)損壓縮，無(wú)損壓縮不可能達(dá)到很高的壓縮比；損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為有損壓縮，高的壓縮比是以犧牲圖像質(zhì)量

5、為代價(jià)的。壓縮的實(shí)現(xiàn)方法是對(duì)圖像重新進(jìn)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(shí)間冗余，結(jié)構(gòu)冗余，知識(shí)冗余，視覺(jué)冗余等，數(shù)據(jù)壓縮實(shí)質(zhì)上是減少這些冗余量。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(wú)損壓縮、信息保持編碼或嫡編碼。具體說(shuō)就是解碼圖像和壓縮編碼前的圖像嚴(yán)格相同，沒(méi)有失真，從數(shù)學(xué)上講是一種可逆運(yùn)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(shuō)解碼圖像和

6、原始圖像是有差別的，允許有一定的失真。本實(shí)驗(yàn)主要利用MATLAB程序進(jìn)行離散余弦變換（DCT）壓縮和行程編碼（RunLengthEncoding，RLE）。2.3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(yīng)用，它是JPEG、MPEG等數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)的重要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。l用DCT壓縮圖像的過(guò)程為：①首先將輸入圖像分解為8×8或16×16的塊，然后對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行二維DCT變換。②將變換后得到的量化的DCT系數(shù)進(jìn)行編碼和傳送，形成壓縮后的圖像格式。l用DCT解壓的過(guò)程為：①對(duì)每個(gè)8×8或16×16塊進(jìn)行二維DCT反變換。②將反變換的矩

7、陣的塊合成一個(gè)單一的圖像。余弦變換具有把高度相關(guān)數(shù)據(jù)能量集中的趨勢(shì)，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(duì)于通常的圖像來(lái)說(shuō)，舍棄這些接近于0的DCT的系數(shù)值，并不會(huì)對(duì)重構(gòu)圖像的畫面質(zhì)量帶來(lái)顯著的下降。所以，利用DCT變換進(jìn)行圖像壓縮可以節(jié)約大量的存儲(chǔ)空間。壓縮應(yīng)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(guò)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(guò)程的第2步，還可以采用RLE和Huffman編碼來(lái)進(jìn)一步壓縮。3.實(shí)驗(yàn)步驟1）在matlab命令

8、窗口中直接輸入dctdemo選圖像flower如圖所示：在右上角8*8DCT系數(shù)