基于图像压缩与编码技术的研究.doc

基于图像压缩与编码技术的研究基于图像压缩与编码技术的研究基于图像压缩与编码技术的研究基于图像压缩与编码技术的研究摘要:图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输，并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩与编码技术,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,本文首先从图像压缩编码原理进行分析,针对图像压缩编码的分类的分析，进一步阐述了编码方法及图像压缩技术。关键词:PCM编码器图像压缩编码JPEG压缩中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1007—9416(2011）04-0059-02随着多媒体技术和通讯技术的不断发展，多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求，也给现有的有限带宽以严峻的考验，特别是具有庞大数据量的数字图像通信，更难以传输和存储，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。1、图像压缩编码原理图像压缩编码的原理如图1所示。图中模拟图像信号经过PCM编码器后,再经过压缩编码器、信道编码器送至传输信道.在接收端现则完成它的逆过程。而图像压缩编码是依据图像信号本身的结构和统计上存在冗余和人们视觉特性行的。图像信号固有的统计表明:相邻相素之间、相邻行之间和相邻帧之间都存在着较强的相关性.利用编码方法在一定程度上消除这些相关性，以便实现图像信息的数据压缩,尽量去掉那些无用的冗余信息，保持有效数据的压缩编码。另一方面,图像最终是由人眼（或经过观测仪器)来看的.根据视觉的生理学、心理学特性,可以允许图像最终经过压缩编码后所得的图像有一定的失真，只要这种失真是一种人们难以觉察的。这种压缩编码属于信息非保持编码。这样,既实现了图像信息的数据压缩,又能使人们的主观视觉看不出经过压缩编码处理后复原图像的区别。因些，用信息非保持编码比起仅用信息保持编码,有更多的数据压缩.2、图像压缩编码的分类实现图像压缩编码的方法有很多,对这些方法的分类也有很多.根据恢复图像的准确度可以将图像压缩编码分为三类:信息保持编码、保真度编码和特征提取。从实现方式来分，图像压缩编码可分为概率匹配编码、变换编码和识别编码三大类。图像通信中主要应用变换编码，包括帧内和帧间预测变换,去除空间和时间上的相关性。函数变换也能将图像间的相关性大量去掉，因而其压缩效率很高，并且有很多函数变换及快速算法，可以保证实时处理。为了获得最佳压缩编码效果,一般是多种方法兼用，或以某种方法为主而融入其他方法。3、常用的图像压缩编码方法3.1霍夫曼(Huffman)编码霍夫曼编码是霍夫曼于1952年提出的一种编码方法，它的基本原理是对那些出现概率较大的信源符号编以较短的代码,而对于那些出现概率较小的信源符号编以较长的代码。霍夫曼编码方法在各种静止和活动图像编码中广泛应用,静止图像编码的JPEG，活动图像编码的H。261、MPEG-1和MPEG—2等国际标准都建议用霍夫曼编码作为统计编码。这种编码码。3。2预测变换编码预测变换编码的原理是利用图像信号的空间和时间冗余特性一,用已知相邻像素（或图像块）来预测当前像素值，再对预测误差进行量化、编码和传输。预测算法的选取,与图像信号的概率分布有关.在实际工作中，要根据大量的统计结果,采用简化的概率分布形式设计最佳的预测器,有时要根据需要还要用自适应预测器，以便更好的描述图像信号的局部特性，提高预测效率。预测编码有两种:一种是帧内预测编码，另一种是帧间预测编码，前者是在一幅图像内进行预测，以消除图像在空间域的相关性;后者是在多幅图像中进行预测，以消除在时间域上的相关性。3.3游程长度编码游程长度编码中的对象不再是每个信源符号本身,而是每种信源符号在信息流中连续出现的长度。以黑白二值图像为例.图像中每一个扫描行由若干段连续的白像素和连续的黑像素组成，分别称为白长和黑长。白长和黑长总是交替出现，这种现象在黑白文件传真更为明显.对于不同长度的白长和黑长,根据出现的概率不同来分别编成不同长度的码字。在一般的视频信号中也有类式的情况,若干个相同亮度或色度的像素相连。不仅如此，人们还常常通过函数变换有意识地构造成片的零值元素,这时同样可以根据长度编码，而不必对每个像素单独编码，从而大大压缩了编码速度。4、几种压缩技术4。1JPEG压缩JPEG是JointPhotographicExpertGroup的缩写,主要用于计算机静止图像的压缩，在用于活动图像时，其算法仅限于帧内,便于编辑。采用JPEG标准可以得到不同压缩比的图像，使图像的质量在得到保证的情况下,可以从每个像素24bit减到每个像素1bit，甚至更小.其原理为:在JPEG算法中,先对图像进行分块处理,一般把图像分成互不重叠的大小的块,再对每一块进行二维离散余弦变换(DCT）.变换后的系数基本上要保