摘要
多媒体技术和网络与移动通信的飞速发展激发了人们进行视频信息交流的需求，推动了图像通信和数字视频技术的全面发展。图像和视频信号数字化可以避免远距离传输的累积失真，数字化存储可以高保真还原，并且容易借助计算机进行灵活处理和管理。而传输和存储图像需要占用大量的数据空间，这严重影响了传输速率和实时处理量,极大地制约了图像通信的发展。因此，图像压缩编码技术受到了越来越多的关注及应用。
本文在分析视频特点的基础上主要从图像压缩的概念、原理、发展现状等方面进行介绍。并且详细介绍了图像压缩技术的分类方便及几种常用的图像压缩编码方法。主要介绍了行程长度编码（RLE）、LZW编码、霍夫曼编码、预测及内插编码、矢量量化编码、分形编码及小波变换编码
1.引言
在当前这个信息化社会中，新信息技术革命使人类被日益增多的多媒体信息所包围。多媒体信息主要是由图像、文本和声音三大元素组成。图像作为其主要元素之一，发挥着越来越重要的作用。而传输和存储图像需要占用大量的数据空间，这严重影响了传输速率和实时处理量,极大地制约了图像通信的发展。在同等的通信容量下，如果图像数据可以压缩之后再传输，就可以使传输的数据量变得很小，也就能够增加通信能力。因此图像压缩编码技术受到了越来越多的关注及广泛的应用。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。
2.图像压缩的概念及原理
图像可以按其内容的运动状态分成静止图像和活动图像两大类。活动图像又称运动图像，沿用电视技术的术语，一般称其为视频。视频是指一组图像在时间轴上的有序排列，它是由一系列的二维空域（平面）图像沿时间轴所排成的序列，用以描写景物的状态和变化的过程。习惯上，谈到图像概念时也包含视频。
图像压缩是数据压缩技术在数字图像上的应用，它以尽可能少的比特数代表图像或图像中所包含的信息量的技术，目的是减少图像数据中的冗余信息（数据冗余、符号冗余、视觉冗余等），从而用更加高效的格式存储和传输数据，提高传输速率，节省存储空间。
学生实验报告
课程名称 《数字图像处理实验》 实验名称 综合实验
(灰度图像的压缩与解压缩)
班级，姓名 实验时间 2012年 6月5日
学号 指导教师
报 告 内 容
一、实验目的和任务
通过让学生在MATLAB编程环境下自己设计完成一副灰度图像的压缩与解压缩来培养学生独立自主分析和解决问题的能力。 强化和提高MATLAB图像处理编程能力。
二、实验原理简介
由学生自己设计完成一副灰度图像的压缩与解压缩（教师在必要时提供帮助）。其中图像格式要求为256X256的灰度图像（数据量为64KB，编程运行环境为MATLAB，图像压缩的基本方法为采用DCT变换，变换系数的取舍与量化方法由学生自定，压缩比介于2-16之间（即理论上压缩后数据量为32KB-4KB）。 并对结果给出解释与讨论。
三、实验内容和数据记录
（一） 实验内容
1． 开启计算机，运行MATLAB集成开发环境。
2． 用MATLAB编程实现图像的压缩部分；
3． 用MATLAB编程实现图像的解压缩部分；
4． 计算压缩比，分析结果；
5． 将原图像和解压缩后恢复图像在同一窗口显示，并打印之。
6． 课后撰写实验报告（必须有程序和打印结果）。
（二）数据记录
（1）实验程序如下：
I=imread('D:\xiehui1.jpg');
I=im2double(I);
T=dctmtx(8); B=blkproc( I, [8 8],' P1*x*P2', T, T'); % 对图像A进行8x8的分块DCT变换;
mask= [ 1 1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
第ｌ４卷第７期 ２００２年７月 系统仿真学报 ＪｏＩ兀ＲＮＡＬ ｏＦ ＳＹＳＴＥＭ ＳＩＭＵＬＡＴＩｏＮ Ｖｏ１．１４ ＮＯ．７ Ｊｕｌｙ ２００２ 文章编号：１００４．７３１Ｘ（２００２）０７・０８３１—０５
图像压缩技术
张海燕 ，王东木 ，宋克欧 ，官弼根 （ 哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院，哈尔滨１５０００１； 北京仿真中心，北京１００８５４ 大唐电信北京研发中心，北京１０００８１） ＿ 摘要：随着信息网络化的发展，多媒体技术的日益展数字图像信息作为最重要的信息之一，被愈来愈广泛的使用。因其数据量大，图像压缩技术显得越来越重要本文介绍了当几种最为广泛使用的缩：ＪＰＥＧ、分形压缩和小波变换压缩，讨论了它们的优缺点及发展前景，然后简介了其它压算法，指出以模拟人眼视觉特性的极对数坐标映射为预处理的压缩算法是一种产 生高压缩比的图像压缩算法。最后对图像压缩算法进行了总结和展望。 关键词ＪＰＥＧ：分形压缩：小波变换；极对数坐映射 中图分类号：ＴＮ９１．７３ 文献标识码：Ａ
Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＺＨＡＮＧＨａｉ－ｙａｎ ，ＷＡＮＧＤｏｎｇ－ｍｕ２，ＳＯＮＧＫｅ—Ｏｉｌ ，ＧＵＡＮＢｉ－ｇｅｎ３ （ＩＣｏｌｌｅｄｇｅ ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｌ１Ｉ１０１０ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ； Ｂｅｉｊｉｎｇ ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８５４，Ｃｈｉｎａ； ＢｅｉｊｉｎｇＲ＆ＤＣｅｎｔｅｒ，ＤａｔａｎｇＴｅｌｅｃｏｍ Ｔｅｃｌ１Ｉ１０１０ｇｙＣＯ．ＬＴＤ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ，ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｄｉａ，ｉｓ ｕｓｅｄ ｍｕｃｈ ｗｉｄｅｌｙ．Ｉｍａｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｇｒｅａｔ ｄｅａｌ ｏｆ ｄａｔａ，Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅ ｍｏｓｔ ｐｏｐｕｌａｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ：ＪＰＥＧ，Ｆｒａｃｔａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗａｖｅｌｅｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｒｅ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ，Ｔｈｅｎ ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｕｓｉｎｇ Ｐｏｌａｒ—Ｌｏｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍａｐｐｉｎｇ ａｓ ａ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｗｈｉｃｈ ｓｉｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｖｉｓｕａｌ，ａ ｈｉｇｈｅｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ Ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＪＰＥＧ；ｆｒａｃｔａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｐｏｌａｒ・ｌｏｇ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍａｐｐｉｎｇ 引 言 随着现代信息社会对通信业务要求的不断增长，图像通 信与通信网容量的矛盾日益突出，特别是具有庞大数据量的 数字图像通信，更难以传输与存储，极大的制约了图像通信 的发展，已成为图像通信发展中的“瓶颈”问题。图像压缩 技术受到了越来越多的关注。图像压缩编码的目的就是要以 尽量少的比特数表征图像，同时保持复原图像的质量，使它 符合特定应用场合的要求。图像压缩是图像存储、处理和传 输的基础，它可以减轻图像存储和传输的负担，使图像在网 络上实现快速传输和实时处理。 图像压缩技术已经研究了几十年，提出了诸如ＤＰＣＭ、 ＤＣＴ、ＶＱ等压缩方法，并已经形成了基于ＤＣＴ等技术的 国际压缩标准，如ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ、Ｈ．２６１等，图像压缩技术 得到了广泛的实际应用。但是人们也逐渐发现这些压缩方法 的一些缺点：如高压缩比时出现严重的方块效应、没有充分 利用人眼视觉系统（Ｈｕｍａｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＨＶＳ）等。 为此，人们经过不断探索，又陆续提出了一些新的压缩方法， 收稿日期：２００１－０９．２１ 修回日期；２００１．１１．１４ 作者简介：张海燕（１９７６．），女，山东泰安人，博士，研究方向为计算机 视觉、图像处理和虚拟现实。 例如分形图像压缩、小波变换图像压缩、数论变换压缩、人 工神经网络压缩等。其中分形图像压缩和小波变换图像压缩 是当前的研究热点。本文对当前最为广泛使用的图像压缩算 法进行综述，讨论了它们的优缺点以及发展前景。 ｌ ＪＰＥＧ压缩 １９８６年３月，ＣＣＩＴＴ ＳＧＶＩＩＩ（国际电信电话咨询研究 委员会研究组ＶＩＩＩ）的ＣＣＩＣ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）和ＩＳＯ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ１０联合成立了“联合 图片专家组”（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ，简称ＪＰＥＧ）， 开发静止图像数据压缩标准，并于１９８９年１月形成了基于 自适应ＤＣＴ的ＪＰＥＧ技术规范的第一个草案，其后多次修 改，至１９９１年形成ＩＳＯ１０９１８国际标准草案，并在一年后成 为国际标准，简称ＪＰＥＧ标准。 １．１ ＪＰＥＧ压缩原理及特点 ＪＰＥＧ以ＤＣＴ为基础，压缩过程如下：首先对图像分成 互不重叠的块（一般块的大小为８×８），对每块进行离散余 弦变换（ＤＣＴ），变换后的系数根据量化表进行量化，量化 后的系数按折线扫描重新组织，然后进行游程编码、算术编 码或哈夫曼编码。ＪＰＥＧ的特点如下： 优点：形成了国际标准；
图像压缩综述
摘要：随着信息时代的不断发展，数字图像处理技术得到了广泛的应用，而作为数字图像处理技术的重要组成部分——数字图像压缩，也得到了迅猛的发展。本文从数字图像压缩的概念、发展历史、图像压缩的必要性和可能性、图像压缩标准、图像压缩基本方法和图像压缩效果评价等方面进行了综述。
引言
在当前这个信息化社会中，新信息技术革命使人类被日益增多的多媒体信息所包围。多媒体信息主要是由图像、文本和声音三大元素组成。图像作为其主要元素之一，发挥着越来越重要的作用。而传输和存储图像需要占用大量的数据空间，这严重影响了传输速率和实时处理量,极大地制约了图像通信的发展。其中，数据量最大的是数字视频数据。未经处理的数字视频信息需要消耗巨大的存储资源，以主流高清视频为例，在分辨率为1280×720，帧率为30帧每秒的视频应用中，存储一分钟的视频信息，需要约18.5G(以常4:2:0视频，每像素12比特)比特存储空间，一部120分钟高清电影约需要2225G比特的存储空间。可见未经处理的视频信息量非常大，为了满足存储和传输需求，视频信息的压缩是十分必要的。在同等的通信容量下，如果图像数据可以压缩之后再传输，就可以使传输的数据量变得很小，也就能够增加通信能力。因此图像压缩编码技术受到了越来越多的关注及广泛的应用。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。
数字图像压缩是以尽可能少的比特数代表图像或图像中所包含的信息量的技术，图像通过压缩处理去掉其中的数据冗余、符号冗余、视觉冗余等各种冗余信息，提高传输速率，节省存储空间。
1图像压缩的发展历史
自1948年提出的电视信号数字化设想后, 即开始了图像压缩的研究，到现在已有60多年的历史。20世纪五六十年代的图像压缩编码主要集中在预测编码、哈夫曼编码等技术的研究,还不成熟。1969年在美国召开的第一届“图像编码会议”，标志着图像编码作为一门独立学科的诞生。到了七八十年代,图像压缩技术的主要成果体现在变换编码技术上, 矢量量化编码技术也有较大的发展。80年代末,小波变换理论、分形理论、人工神经网络理论、视觉仿真理论建立,人们开始突破传统的信源编码理论, 图像压缩编码向着更高的压缩率和更好的压缩质量的方向发展,进入了一个崭新的发展时期。
