2.1.3图形图像的存储与压缩

图像压缩方法分类及其评价张霞【摘要】数字图像当中存在很多不同的冗余,不同的冗余具有不同的表现形式,要实现数据的存储和远距离的高效传输应进行图像压缩.文章分析了图像压缩原理及有损压缩和无损压缩两种分类方法,对每种分类方法标识不同编码形式,并讨论了图像压缩方法的评价标准.【期刊名称】《泰山学院学报》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】3页(P81-83)【关键词】图像压缩;无损压缩;有损压缩;评价【作者】张霞【作者单位】山东师范大学信息科学与工程学院,山东济南 250000;泰安市中心医院远程医学中心,山东泰安 271000【正文语种】中文【中图分类】TP3911 图像压缩原理冗余来自于图像数据本身，也受到主观因素和外界环境的影响.经过调查研究，要实现大容量数据存储和传输就要想办法去除掉图像当中的冗余信息.常见的数据冗余有：空间冗余主要存在于静态图像当中，表现形式为图案的粗细程度；时间冗余是序列图像中所包含的冗余，取决于图像随时间变化程度；结构冗余把图像看作是区域集时产生的冗余.例如一幅静态图像存在着一大部分区域是相同的颜色或者有很明显的分布特点，换句话说就是图像具有较强的规律性和重复性；知识冗余是日常生活中，有很多图像的理解与某些基础知识相关，应用这些先验知识和背景知识得到的信息；视觉冗余指图像数据中普遍存在的冗余.所谓视觉冗余是相对于人眼的视觉特性而言的，对整体结构来说相对不敏感，不敏感的区域被人眼视为多余的信息；统计冗余指图像是由一连串的像素点构成，不同的像素点具有不同的像素值.对于由一系列像素值构成的数据，假如某些像素值出现的频率高，有些出现的频率却很低，因这些频率出现的高低不同造成的不均性就是统计冗余的表现形式.2 图像压缩方法分类图像压缩方法很多，从不同的技术角度出发，有不同的分类方法.一般来说，根据对图像进行重构之后，与原来的图像对比存在差异程度可以将图像压缩方法分为有损压缩和无损压缩两种，图像压缩分类方法如图1所示.2.1 有损压缩有损压缩是利用人眼的视觉特性去除图像中的冗余信息和对视觉不敏感的细节分量，以尽可能少的比特来表示输入的图像数据，经压缩后的图像在解压缩后与原始图像相比存在一定的误差，但并不影响观看.2.1.1 变换编码常见的离散余弦变换就是一种变换编码技术.所谓的变换编码就是将图像当中的空域信号转换到另外的一个正交空间，在变换的时候会形成一些变换系数，将这些系数进行编码、量化处理.这样图像当中的冗余信息减少，图像的相关性也会减少，得到的图像压缩效率较高.图1 图像压缩方法分类图2.1.2 矢量编码矢量量化编码是把输入的数据几个一组地分成许多组，然后成组的量化编码.它是一种限失真编码，其原理仍是使用信息论中的率失真函数理论来分析.2.1.3 自适应预测编码预测编码是数据压缩理论的一个重要分支.它利用离散信号的相关性，对相邻信号进行预测分析，根据预测值与实际值之间的差异来编码.假如使用的预测方法准确，差值就会很小，就可以使用很少的码位进行编码，以达到数据压缩的目的.2.1.4 小波变换图像编码小波变换图像编码是多分辨率编码方法的一种，是最有发展前途的数据压缩方法.小波变换在时域和频率都具有良好的局部化特性，而且在频率高的部分使用比较细的时域步长，这样可以实现聚集图像细节区域.2.2 无损压缩无损压缩就是利用图像的各种冗余进行压缩，可完全恢复原始图像数据而不会引起任何失真.无损压缩编码与解码的过程是可逆的，因为通过无损压缩消除冗余，减少的数据量，在解码时可完全无失真的进行显示，对观察图像的人没有任何影响. 2.2.1 哈夫曼编码哈夫曼编码是一种经典的无损压缩编码方法，该算法依据信源符号出现的概率来构造码字，是可变字长编码算法的一种.它使用变长编码表对输入的原信源符号进行编码，其中，变长编码表是通过一种评估来源符号出现概率的方法得到的，出现概率高的字母使用较短的编码，反之则使用较长的编码，这样通过减少字符串的长度实现图像的压缩.2.2.2 游程编码游程编码又被称为行程编码，是统计编码的一种.它使用一个符号串来代替相同的连续符号，可以使编码后的长度远远小于原始长度.当每行每列的代码发生改变时记录出现的重复数，这样可以方便的实现图像数据的压缩.2.2.3 算术编码算术编码是一种熵编码方法.它直接把整个输入的消息序列编码为一个满足0-1区间的一个小数N.在使用算术编码时，通常先要对输入符号的概率进行估计，然后编码，如果已给定符号出现的概率和符号集合，使用算术编码可以给出最好的编码.因此，算术编码的结果是一个0-1之间的实数，且这个数是唯一的，在解码时可进行精确重构.2.2.4 LZW编码LZW编码通过建立一个字符串表，实现字符重用与编码.它的基本原理是提取原图像文件当中的所有不重复的字符，构成一个编译表，之后使用编译表当中的索引替换原文件当中的对应字符，减少原始数据大小来实现图像的压缩.3 图像压缩方法的评价在重构压缩后的图像时，往往与原图像间会有一定误差，此时就需要有衡量压缩图像质量的准则.3.1 图像压缩比(R)衡量压缩比的重要指标就是对图像的压缩程度如何，压缩比越高，则对图像的压缩效率就越高.设R为压缩比，则3.2 均方差(MSE)设f(xi,yj)表示原始图像，f′ (xi,yj)表示压缩后的恢复图像，其中，M，N表示图像的行数和列数，0≤i≤M-1, 0≤j≤N-1，则均方差：本文主要介绍了图像压缩算法的原理、分类及其评价方法，通过分析可以清楚地了解什么样的方法适合什么样的图像，可以采取什么方式对压缩后的图像进行评价. [参考文献][1]萨洛蒙.数据压缩原理与应用[M].北京：电子工业出版社,2003.[2]章新友.图形图像处理[M].北京：中国中医药出版社，2008.[3]宋庆余.数字图像[M].北京：清华大学出版社，2008.[4]Rafael.C.Gonzalez,Richd E.Woods.数字图像处理[M].北京：电子工业出版社，2004.[5]朱虹.数字图像技术与应用[M].北京：机械出版社，2011.。

计算机操作员国家职业标准一、职业概况1.1职业名称计算机操作员计算机操作员1.2职业定义使用电子计算机微机从事文字、图形、图像等信息处理工作及计算机系统操作、维护与管理的人员。

与管理的人员。

1.3职业等级本职业工设三个等级，分别为初级（国家职业资格五级）、中级（国家职业资格四级）、高级（国家职业资格三级）。

1.4职业环境室内、常温室内、常温1.5职业能力特征眼、手协调，手指、手臂灵活，有一定的文字表达能力，颜色辨别力正常。

眼、手协调，手指、手臂灵活，有一定的文字表达能力，颜色辨别力正常。

1.6基本文化程度初中毕业初中毕业1.7陪审要求陪审要求1.7.1培训期限全日制职业学校教育：根据其培养目标和教学计划确定。

全日制职业学校教育：根据其培养目标和教学计划确定。

晋级培训期限：初中不少于300标准学时；中级不少于280标准学时；高级不少于250标准学时。

标准学时。

1.7.2培训教师培训教师应有本专业工程师培训教师应有本专业工程师（或同等职称）（或同等职称）以上资格，具有一定的计算机操作与应用实践经验。

培训初、中级人员的教师也可由持高级职业资格证书，中级人员的教师也可由持高级职业资格证书，并连续从事本职业并连续从事本职业2年以上者担任。

者担任。

1.7.3培训场地设备理论知识培训在标准教室内，技能操作培训在具有计算机系统及外设等教学设备和软件的实操教室内。

的实操教室内。

1.8鉴定要求1.8.1适用对象从事或准备从事信息处理、计算机系统和网络操作、维护和管理等相关工作的人员。

从事或准备从事信息处理、计算机系统和网络操作、维护和管理等相关工作的人员。

1.8.2申报条件——中级（具备下列条件之一者）——中级（具备下列条件之一者）（1） 取得计算机操作员初级职业资格证书后，连续从事本职业工作3年以上，经本职业中级正规培训达规定标准学时数，并取得毕（结）业证书；中级正规培训达规定标准学时数，并取得毕（结）业证书；（2） 取得本职业初级职业资格证书后，连续从事本职业工作5年以上；年以上；（3） 取得经劳动保障行政部门审核认定的，以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本专业毕业证书。

《图形图像处理》期末复习试题答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种颜色模型属于设备无关的颜色模型？A. RGBB. CMYKC. HSVD. Lab答案：D2. 在图像处理中，以下哪种技术不属于图像增强的范畴？A. 直方图均衡化B. 中值滤波C. 图像分割D. 锐化处理答案：C3. 以下哪个算法是用于图像边缘检测的？A. 高斯滤波B. 索贝尔算子C. 均值滤波D. 双边滤波答案：B4. 以下哪个图像格式支持透明通道？A. JPEGB. PNGC. BMPD. GIF答案：B5. 在图像处理中，以下哪种技术不属于图像压缩的范畴？A. JPEGB. Huffman编码C. 水印技术D. 小波变换答案：C6. 以下哪种图像处理方法不属于图像分割的方法？A. 阈值分割B. 区域生长C. 水平集方法D. 图像插值7. 在图像配准过程中，以下哪个参数描述了图像之间的位置关系？A. 旋转角度B. 尺度因子C. 平移向量D. 所有以上答案：D8. 以下哪种图像处理技术常用于去除图像噪声？A. 高斯滤波B. 中值滤波C. 双边滤波D. 拉普拉斯算子答案：B9. 以下哪个图像处理方法不属于图像配准的方法？A. 基于互信息的配准B. 基于特征点的配准C. 基于模板匹配的配准D. 基于图像插值的配准10. 在图像处理中，以下哪个算法常用于图像分类？A. K-均值聚类B. 主成分分析C. 随机森林D. 所有以上答案：D二、填空题（每题3分，共30分）1. 在图像处理中，图像增强的目的是改善图像的视觉效果，使其更加清晰、易于观察。

图像增强的方法可以分为两大类：线性和__________。

答案：非线性2. 在图像处理中，图像压缩的目的是减小图像数据量，降低存储和传输的成本。

图像压缩方法可以分为__________压缩和__________压缩。

答案：无损、有损3. 在图像处理中，图像分割是将图像划分为若干具有相似特征的区域。

第2章 Photoshop 基本操作教学要点：◆了解PhotoshopCS5的工作界面◆了解PhotoshopCS5屏幕显示模式的切换及查看图像的方法◆掌握更改前景色与背景色的方法◆掌握新建、保存及打开图像文件的方法◆掌握更改图像尺寸、画布大小及对图像进行变换的方法◆了解图像还原与重做的方法2.1 PhotoshopCS4的工作界面启动PhotoshopCS5后，将出现如图2-1所示的工作界面，从图像中可以看出它是由以下几个部分组成的。

1.应用程序栏应用程序栏位于窗口的顶部，它包含工作区切换器、菜单和其它应用程序控件。

图2-1 photoshopCS4工作界面2.菜单栏Photoshop有11个菜单，每一个菜单中都包含许多命令。

通过执行这些命令，完成Photoshop的图像处理功能。

3.工具箱Photoshop提供了许多工具，如图2-2所示。

单击工具图标或按下工具的快捷键，就可以选择这些工具，这些工作能辅助我们完成各种图像的操作。

用鼠标左键单击工具图标右下角的小三角形并按住不放，就可以打开隐藏的工具菜单，然后选择需要的工具。

按住“Alt”键，单击工具图标，也可以切换同一组的工具。

4.工具选项栏工具选项栏位置菜单栏的下方，用于显示或设置当前所选工具的属性，选择的工具不同，选项栏的内容也会随之变化，如图2-3所示。

4.控制面板用于配合图像编辑、工具参数和选项内容的设置。

在“窗口”菜单中，选择未打勾的命令，即可以打开对应的控制面板；单击缩为图标的按钮，就可以打开对应的控制面板，如图2-4所示。

单击控制面板右上角的按钮,即可以将展开的面板折叠为图标按钮。

按Shift+Tab键可能在保留显示工具箱的情况下显示和隐藏所有的控制面板。

5.状态栏位于窗口底部，用于显示当前文件的一些信息，如文件大小、文档尺寸、当前工具和视图比例等。

图2-3 工具选项栏图2-2 工具箱图2-4 显示控制面板菜单和控制面板窗口2.2 图像窗口的操作2.2.1 切换屏幕显示模式PhotoshopCS5提供了三种不同的屏幕显示模式，分别是标准屏幕模式、带有菜单的全屏模式和全屏模式。

第二章图形、图像教材分析本册书主要内容就是多媒体技术的应用，是对上册书多媒体知识的一个拓展延深。

《图形图像》是教科版高二信息技术内容。

从全书结构体系看，它是重要组成部分，是多媒体技术应用的重要内容。

图形图像是人类表达与交流信息的普遍载体，而且在很多软件中都有应用。

学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息，是高中学生应该具备的基本信息素养，也为以后学习多媒体技术的应用奠定了基础。

因此这一节无论从知识点还是对学生信息培养的培养上，都起着十分重要的作用。

根据新课改的教育理念，我们是这样设计的，第一节是关于图形图像理论知识，教师以学生的QQ空间为切入点，学生通过观察，感受图形、图像在表达、交流中的重要作用，了解信息表达中对图形图像的需求，明确运用图形、图像是实现有效表达、交流的重要方法，激发学生兴趣，让学生了解图形、图像的数字化表示方法，及其压缩存储的基本方法，掌握图形、图像文件压缩工具的用法。

完成从感性认识到理性认识的知识发生发展的认知过程。

第一节理论知识较抽象，学生难以理解，所以教师采取预设问题，学生先各自独立学习，后合作学习的学习方法，在合作学习过程中差异互补，提出同学们共同的重难点问题再集中解决，并由老师制作相关课件结合同学们身边的实例解决问题的教学方法较为合适，为第二节学生学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息实践操作打下理论基础，第二节内容主要是学生实践，从实例体现图形图像的获取与加工。

利用学案导学让学生提前对本节课有了解，完成学案导学中的前置内容，通过上课具体实践来充分掌握每一个教学内容。

从贴近学生生活的实例入手，体验图形图像获取加工的过程有助于培养学生基本信息素养。

本章的教学主线是能够合理的选择图像加工工具进行图像设计，让学生学会借助于图形、图像有效地表达和交流信息。

高二信息技术2．1多媒体作品中的图形、图像（一）（2.11 ——2.12）（1课时）教学设计所在学校：西宁三中设计者：包红设计时间：2011年8月26日教学内容及课时安排（1课时）：1、了解图形、图像的表达特点；2、了解信息表达中对图形、图像的需求，明确运用图形、图像是实现有效表达、交流中的重要作用，激发学生利用图形、图像表达信息的兴趣。