第六章图像压缩编码分析

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。

图像编码与压缩的关系解析1.引言图像编码和压缩是数字图像处理中重要的技术，它们之间存在着密切的关系。

本文将就图像编码与压缩的关系进行解析，并探讨其应用和发展。

2.图像编码与压缩的定义图像编码是将图像转换为数字信号的过程，而压缩是通过精确度和冗余剔除等方式来减少图像数据的存储容量。

图像编码解决了图像处理和传输中的数字化问题，而压缩则解决了存储和传输图像数据量大的问题。

3.图像编码与压缩的相互作用图像编码与压缩是相互依赖的过程，图像编码对压缩提供了数据源，而压缩则对图像编码方法提出了要求。

编码的好坏直接影响到压缩效果，而压缩方法的不同又会对编码方式提出不同的要求。

4.基于变换的图像编码与压缩变换编码是最常用的图像编码方法之一，它通过将图像从空间域变换到频域来提取图像的频域特征，再对频域系数进行编码和压缩。

著名的JPEG压缩算法就采用了离散余弦变换(DCT)作为变换编码的基础。

通过量化和熵编码等技术，实现了图像的高效压缩。

5.基于预测的图像编码与压缩预测编码是另一种常用的图像编码方法，它基于图像的空间和时间相关性，通过预测当前像素值来减少冗余信息。

著名的JPEG2000压缩算法就采用了基于小波的预测编码技术。

通过对图像进行小波变换并利用小波系数的相关性，实现了图像的高效压缩。

6.图像编码与压缩的应用图像编码与压缩的应用广泛，涉及到多个领域。

在传输和存储图像数据时，通过压缩可以减少传输带宽和存储空间的占用。

在图像处理中，编码与解码是常用的图像处理操作，可用于图像的特征提取、图像的增强和图像的恢复等。

7.图像编码与压缩的发展趋势随着计算机和通信技术的不断发展，图像编码与压缩的研究也在不断进步。

目前，基于深度学习的端到端图像编码和压缩方法逐渐兴起，取得了较好的效果。

同时，虚拟现实、增强现实和无人驾驶等领域对图像编码和压缩的需求也在不断增加，这对该领域的研究与应用提出了新的挑战。

8.总结图像编码与压缩是数字图像处理中不可或缺的技术，两者相互依赖，相互促进。

图像压缩编码一、实验目的1.了解有关数字图像压缩的基本概念，了解几种常用的图像压缩编码方式；2.进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义；3.掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法；4.对重建图像的质量进行评价。

二、实验原理1、图像压缩基本概念及原理图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。

图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。

不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。

压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。

应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类：（1）无损压缩编码种类哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。

（2）有损压缩编码种类预测编码，DPCM，运动补偿；频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码；空间域方法：统计分块编码；模型方法：分形编码，模型基编码；基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化；（3）混合编码JBIG，H.261，JPEG，MPEG等技术标准。

2、JPEG 压缩编码原理JPEG是一个应用广泛的静态图像数据压缩标准，其中包含两种压缩算法(DCT和DPCM)，并考虑了人眼的视觉特性，在量化和无损压缩编码方面综合权衡，达到较大的压缩比(25:1以上)。

JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。

其中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式，又称为基本系统。

JPEG 的压缩编码大致分成三个步骤：(1)使用正向离散余弦变换(forward discrete cosine transform，FDCT)把空间域表示的图变换成频率域表示的图。

(2)使用加权函数对DCT系数进行量化，该加权函数使得压缩效果对于人的视觉系统最佳。

(3)使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。

图像编码与压缩的关系解析一、引言在数字化时代，图像成为我们日常生活中必不可少的一部分，无论是社交媒体上的自拍照片，还是电视屏幕上的高清电影，图像都扮演着重要的角色。

然而，随着图像数量和质量的迅速增加，如何有效地存储和传输图像成为一个挑战。

图像编码与压缩就应运而生，本文旨在探讨图像编码与压缩之间的关系以及它们对图像质量的影响。

二、图像编码的概念及原理图像编码是将图像转化为数字数据的过程。

在图像编码中，原始图像被分割成多个像素块，每个像素块通过数学算法进行转换，从而生成一系列数字值。

最常用的图像编码方法是离散余弦变换（Discrete Cosine Transform, DCT），其原理是通过对图像进行频率分析，将图像中的高频信号和低频信号分离开来。

三、图像压缩的概念及分类图像压缩是指通过减小图像的存储空间或传输带宽，来实现图像数据的压缩过程。

根据压缩方式的不同，图像压缩可以分为有损压缩和无损压缩两类。

1. 有损压缩有损压缩通过删除或近似原始图像的一些细节信息来减小图像数据的大小。

最常用的有损压缩算法是基于DCT的JPEG压缩。

JPEG压缩通过量化DCT系数和利用人眼对颜色和细节敏感性较低的特点，来实现较高的压缩比。

然而，有损压缩会导致图像细节的丢失，影响图像的质量。

2. 无损压缩无损压缩是指在图像压缩过程中不会导致任何像素信息的丢失。

最常见的无损压缩算法是基于预测和编码的无损压缩算法，如GIF和PNG。

这些算法通过对图像中的重复结构进行编码，来实现图像的压缩。

无损压缩不会降低图像质量，但通常无法达到与有损压缩相同的高压缩比。

四、图像编码与压缩的关系图像编码和压缩密不可分，编码可以看作是压缩的一部分。

在图像编码的过程中，通过采用不同的编码方式和算法，可以实现对图像的压缩。

编码过程中，提取了图像的关键信息，然后通过压缩算法进行处理，使得图像数据变得更紧凑。

编码与压缩的关系还体现在解码过程中。

压缩后的图像需要通过解码过程还原为原始图像。