第4章 运动图像压缩技术
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学习计算机图像压缩算法在现代社会中,计算机图像已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而,随着图像文件的增加和传输需求的增长,图像压缩成为了一项重要的技术。
本文将介绍计算机图像压缩算法的基本原理和常见方法,并探讨其在实际应用中的优劣势。
一、图像压缩的基本原理图像压缩是一种将图像文件大小减小以便于存储和传输的技术。
其基本原理是通过减少冗余信息、去除不可察觉的细节和重建丢失的数据来实现。
图像压缩算法根据压缩比率、图像质量和处理速度来选择不同的方法。
二、无损压缩算法无损压缩算法是指压缩过程中不影响图像质量的方法。
其中最著名的算法是Lempel-Ziv-Welch(LZW)算法。
该算法将图像中的重复信息编码为较短的字符序列,从而减小文件大小。
然而,无损压缩算法的缺点是压缩比率相对较低,无法在压缩大小和图像质量之间取得良好的平衡。
三、有损压缩算法相比于无损压缩算法,有损压缩算法能够取得更高的压缩比率,但会在一定程度上降低图像质量。
JPEG是最常用的有损压缩算法之一。
该算法将图像分成不重叠的8×8像素块,通过离散余弦变换和量化来减小文件大小。
JPEG算法能够在高压缩比率下保持较好的图像质量,但在压缩过程中会丢失一些细节和边缘信息。
四、混合压缩算法为了兼顾无损和有损压缩的优势,一些混合压缩算法被提出。
其中一种常见的方法是基于小波变换的压缩算法。
该算法通过对图像进行分解,将高频细节和低频概貌分开处理。
高频细节通过有损压缩算法进行压缩,低频概貌通过无损压缩算法进行压缩。
混合压缩算法能够在较高的压缩比率下保持良好的图像质量,是目前最先进的图像压缩方法之一。
五、图像压缩算法的应用图像压缩算法在各个领域都有广泛的应用。
在互联网领域,图像压缩能够减小网页加载时间和提升用户体验。
在医学影像领域,图像压缩能够减小存储和传输开销,方便医生的诊断。
在无人驾驶领域,图像压缩能够减少数据传输量,提升实时性和响应速度。
总之,学习计算机图像压缩算法对于理解图像处理和传输的原理具有重要意义。
图像压缩技术介绍由于图像和视频本身的数据量非常大,给存储和传输带来了很多不便,所以图像压缩和视频压缩得到了非常广泛的应用。
比如数码相机、USB摄像头、可视电话、视频点播、视频会议系统、数字监控系统等等,都使用到了图像或视频的压缩技术。
常用的图像的压缩方法有以下几种:1、行程长度编码(RLE)行程长度编码(run-length encoding)是压缩一个文件最简单的方法之一。
它的做法就是把一系列的重复值(例如图象像素的灰度值)用一个单独的值再加上一个计数值来取代。
比如有这样一个字母序列aabbbccccccccdddddd它的行程长度编码就是2a3b8c6d。
这种方法实现起来很容易,而且对于具有长重复值的串的压缩编码很有效。
例如对于有大面积的连续阴影或者颜色相同的图象,使用这种方法压缩效果很好。
很多位图文件格式都用行程长度编码,例如TIFF,PCX,GEM等。
2、LZW编码这是三个发明人名字的缩写(Lempel,Ziv,Welch),其原理是将每一个字节的值都要与下一个字节的值配成一个字符对,并为每个字符对设定一个代码。
当同样的一个字符对再度出现时,就用代号代替这一字符对,然后再以这个代号与下个字符配对。
LZW编码原理的一个重要特征是,代码不仅仅能取代一串同值的数据,也能够代替一串不同值的数据。
在图像数据中若有某些不同值的数据经常重复出现,也能找到一个代号来取代这些数据串。
在此方面,LZW压缩原理是优于RLE的。
3、霍夫曼编码霍夫曼编码(Huffman encoding)是通过用不固定长度的编码代替原始数据来实现的。
霍夫曼编码最初是为了对文本文件进行压缩而建立的,迄今已经有很多变体。
它的基本思路是出现频率越高的值,其对应的编码长度越短,反之出现频率越低的值,其对应的编码长度越长。
霍夫曼编码很少能达到8∶1的压缩比,此外它还有以下两个不足:①它必须精确地统计出原始文件中每个值的出现频率,如果没有这个精确统计,压缩的效果就会大打折扣,甚至根本达不到压缩的效果。