第六章图像编码与压缩(2017Q)

实验项目3、图像压缩与编码一、实验目的（1）理解图像压缩编码的基本原理；（2）掌握用程序代码实现DCT变换编码；（3）掌握用程序代码实现游程编码。

二、实验原理及知识点1、图像压缩编码图像信号经过数字化后，数据量相当大，很难直接进行保存。

为了提高信道利用率和在有限的信道容量下传输更多的图像信息，必须对图像进行压缩编码。

图像压缩技术标准一般可分为如下几种：JPEG压缩（JPEG Compression）、JPEG 2000、H.26X标准（H.26X standards）以及MPEG标准（MPEG standards）。

数字压缩技术的性能指标包括：压缩比、平均码字长度、编码效率、冗余度。

从信息论角度分，可以将图像的压缩编码方法分为无失真压缩编码和有限失真编码。

前者主要包括Huffman编码、算术编码和游程编码；后者主要包括预测编码、变换编码和矢量量化编码以及运动检测和运动补偿技术。

图像数据压缩的目的是在满足一定图像质量的条件下，用尽可能少的比特数来表示原始图像，以提高图像传输的效率和减少图像存储的容量，在信息论中称为信源编码。

图像压缩是通过删除图像数据中冗余的或者不必要的部分来减小图像数据量的技术，压缩过程就是编码过程，解压缩过程就是解码过程。

2、游程编码某些图像特别是计算机生成的图像往往包含许多颜色相同的块，在这些块中，许多连续的扫描行或者同一扫描行上有许多连续的像素都具有相同的颜色值。

在这些情况下就不需要存储每一个像素的颜色值，而是仅仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像素数目，将这种编码方法称为游程（或行程）编码，连续的具有相同颜色值的所有像素构成一个行程。

在对图像数据进行编码时，沿一定方向排列的具有相同灰度值的像素可看成是连续符号，用字串代替这些连续符号，可大幅度减少数据量。

游程编码记录方式有两种：①逐行记录每个游程的终点列号：②逐行记录每个游程的长度3、DCT变换编码变换编码是在变换域进行图像压缩的一种技术。

《数字图像处理》课程教学大纲课程代码：030742025课程英文名称：Digital Image Processing课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0适用专业：电子信息科学与技术大纲编写（修订）时间：2017.5一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标数字图像处理是电子信息科学与技术专业开设的一门培养学生具有数字图像处理能力的选修的专业课之一，通过本课程的学习，要求学生掌握有关数字图像处理的基本概念、方法、原理及应用，培养和增强学生数字图像处理技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为学生进一步学习专业课程奠定基础。

通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1．牢固掌握图像数字化理论、图像直方图及其应用、傅立叶变换、图像增强的基本算法、图像分割、影像纹理的基本分析法、二值图像处理等内容；；2．掌握空间滤波的卷积算法、几何校正和灰度内插法等；；3．了解图像复原与重建、数据压缩、模板匹配、分类、图像处理与分析的发展趋势。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：数字图像处理的基本概念和算法2.基本理论和方法：数字图像与图像数字化的概念；灰度直方图；图像处理算法形式；傅立叶变换、图像空间域、频率域增强；图像分割的边缘检测；纹理分析；二值图像处理与分析等。

3.基本技能: 能较为熟练地用Matlab或VC++语言编写常用的数字图像处理算法。

（三）实施说明1．教学方法：本课程在讲解上着重数学公式物理含义的阐述，对于难点内容，可以结合实际的图像矩阵来解释。

力求做到重点突出，由浅入深，便于学生理解和掌握。

在应用方面，主要结合自己和他人的研究成果，介绍一些图像处理方法的应用实例，增强学生的直观体验，培养学生的学习兴趣。

2．教学手段：在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，这样可以达到图文并茂的效果，有利于学生理解掌握各种算法。

（四）对先修课的要求先修课：MATLAB程序设计；概率论与数理统计；线性代数；数值分析；数字信号处理。

图像编码与压缩的关系解析随着信息时代的到来，图像的应用越来越广泛。

然而，图像的存储和传输占据了大量的存储空间和带宽，因此对图像进行编码和压缩变得至关重要。

本文将讨论图像编码与压缩的关系，以及它们在图像处理中的重要性。

一、图像编码的基本原理图像编码是将图像转换成数字信号以便于存储、传输和处理的过程。

它的基本原理是利用冗余和人眼感知特性来减少图像数据的冗余度。

冗余是指在图像中存在的重复、无效或不必要的信息。

如何最大限度地去除冗余并保持图像质量是图像编码的核心问题。

在图像编码中，最常用的编码方法是离散余弦变换（DCT）。

DCT 将图像分解成不同频率的分量，然后对每个分量进行系数化。

这样做的目的是降低高频部分的系数，使得在保持图像质量的前提下减少存储和传输所需的数据量。

编码后的图像可以通过解码器进行还原，以便于正常显示。

二、图像压缩的概念和分类图像压缩是指通过改变图像的存储方式，减少其所需的存储空间和传输带宽。

它在图像处理领域有着广泛的应用。

根据压缩方式的不同，图像压缩可以分为无损压缩和有损压缩。

无损压缩是指压缩后的图像可以完全恢复成原始图像，没有任何信息的损失。

常见的无损压缩方法有LZW、Huffman编码等。

这种方法适用于对图像质量要求较高的场合，如医学图像和卫星图像等。

有损压缩是指压缩后的图像有一定的信息损失，但在一定程度上保持了图像的可视品质。

有损压缩能够大幅度地减少图像所需的存储空间和传输带宽，并广泛应用于图片存储、传输和显示领域。

常见的有损压缩方法有JPEG、JPEG2000等。

三、图像编码与压缩的关系图像编码和压缩是紧密相关的。

图像编码是为了减少冗余度，从而减少存储和传输所需的数据量；而图像压缩是为了通过改变存储方式减少所需的存储空间和传输带宽。

可以说，图像编码是图像压缩的基础。

在图像编码的过程中，采用的编码方法会影响到图像的压缩比和图像质量。

不同的编码方法对冗余的处理方式不同，从而导致不同的图像压缩效果。