圖像壓縮簡介

1、圖像壓縮科技名詞定義中文名稱：圖像壓縮 英文名稱：image data compression 定義：以盡可能少的比特數(shù)代表圖像或圖像中所包含的信息量的技術(shù)。 所屬學(xué)科：地理學(xué)（一級學(xué)科）；遙感應(yīng)用（二級學(xué)科） 本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布 圖像壓縮原理 減少表示數(shù)字圖像時需要的數(shù)據(jù)量 去除多余數(shù)據(jù).以數(shù)學(xué)的觀點來看,這一過程實際上就是將二維像素陣列變換為一個在統(tǒng)計上無關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合 圖像壓縮是指以較少的比特有損或無損地表示原來的像素矩陣的技術(shù),也稱圖像編碼. 圖像數(shù)據(jù)之所以能被壓縮，就是因為數(shù)據(jù)中存在著冗余。圖像數(shù)據(jù)的冗余主要表現(xiàn)為：圖像中相鄰像素間的相關(guān)性引起的空間冗余；圖像

2、序列中不同幀之間存在相關(guān)性引起的時間冗余；不同彩色平面或頻譜帶的相關(guān)性引起的頻譜冗余。數(shù)據(jù)壓縮的目的就是通過去除這些數(shù)據(jù)冗余來減少表示數(shù)據(jù)所需的比特數(shù)。由于圖像數(shù)據(jù)量的龐大,在存儲、傳輸、處理時非常困難,因此圖像數(shù)據(jù)的壓縮就顯得非常重要。 信息時代帶來了“信息爆炸”，使數(shù)據(jù)量大增，因此，無論傳輸或存儲都需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮。在遙感技術(shù)中，各種航天探測器采用壓縮編碼技術(shù)，將獲取的巨大信息送回地面。 圖像壓縮是數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在數(shù)字圖像上的應(yīng)用，它的目的是減少圖像數(shù)據(jù)中的冗余信息從而用更加高效的格式存儲和傳輸數(shù)據(jù)。 3。圖像壓縮基本方法 圖像壓縮可以是有損數(shù)據(jù)壓縮也可以是無損數(shù)據(jù)壓縮。對于如繪制的

3、技術(shù)圖、圖表或者漫畫優(yōu)先使用無損壓縮，這是因為有損壓縮方法，尤其是在低的位速條件下將會帶來壓縮失真。如醫(yī)療圖像或者用于存檔的掃描圖像等這些有價值的內(nèi)容的壓縮也盡量選擇無損壓縮方法。有損方法非常適合于自然的圖像，例如一些應(yīng)用中圖像的微小損失是可以接受的（有時是無法感知的），這樣就可以大幅度地減小位速。 無損圖像壓縮方法有： 行程長度編碼 熵編碼法 如 LZW 這樣的自適應(yīng)字典算法 有損壓縮方法有： 將色彩空間化減到圖像中常用的顏色。所選擇的顏色定義在壓縮圖像頭的調(diào)色板中，圖像中的每個像素都用調(diào)色板中顏色索引表示。這種方法可以與 抖動(en:dithering)一起使用以模糊顏色邊界。 色度抽樣，

4、這利用了人眼對于亮度變化的敏感性遠(yuǎn)大于顏色變化，這樣就可以將圖像中的顏色信息減少一半甚至更多。 變換編碼，這是最常用的方法。首先使用如離散余弦變換（DCT）或者小波變換這樣的傅立葉相關(guān)變換，然后進(jìn)行量化和用熵編碼法壓縮。 分形壓縮（en:Fractal compression）。 就是在給定位速（bit-rate）或者壓縮比下實現(xiàn)最好的圖像質(zhì)量。但是，還有一些其它的圖像壓縮機(jī)制的重要特性： 可擴(kuò)展編碼 (en:Scalability) 通常表示操作位流和文件產(chǎn)生的質(zhì)量下降（沒有解壓縮和再壓縮）?？蓴U(kuò)展編碼的其它一些叫法有 漸進(jìn)編碼（en:progressive coding）或者嵌入式位流（e

5、n:embedded bitstreams）。盡管具有不同的特性，在無損編碼中也有可擴(kuò)展編碼，它通常是使用粗糙到精細(xì)像素掃描的格式。尤其是在下載時預(yù)覽圖像（如瀏覽器中）或者提供不同的圖像質(zhì)量訪問時（如在數(shù)據(jù)庫中）可擴(kuò)展編碼非常有用 有幾種不同類型的可擴(kuò)展性： 質(zhì)量漸進(jìn)（en:Quality progressive）或者層漸進(jìn)（en:layer progressive）：位流漸進(jìn)更新重建的圖像。 分辨率漸進(jìn)（en:Resolution progressive）：首先在低分辨率編碼圖像，然后編碼與高分辨率之間的差別。 成分漸進(jìn)（en:Component progressive）：首先編碼灰度數(shù)據(jù)，然后編碼彩色數(shù)據(jù)。 感興趣區(qū)域編碼，圖像某些部分的編碼質(zhì)量要高于其它部分，這種方法可以與可擴(kuò)展編碼組合在一起（首先編碼這些部分，然后編碼其它部分）。 元數(shù)據(jù)信息，壓縮數(shù)據(jù)可以包含關(guān)于圖像的信息用來分類、查詢或者瀏覽圖像。這些信息可以包括顏色、紋理統(tǒng)計信息、小預(yù)覽圖像以及作者和版權(quán)信息。