第17章 图像压缩
图像压缩技术的发展现状与趋势
图像压缩技术的发展现状与趋势耿玉静1 赵华21燕山大学信息科学与工程学院 河北秦皇岛 （066004）2河北师范大学电子系 河北保定 （071003）E-mail: gyjlunwen@摘要文章简要论述了图像和视频压缩技术的研究状况，就目前国际上正在研究的压缩标准和方法作了介绍，并对图像和视频压缩技术的发展趋势和前景进行了初步探讨。
关键词图像压缩，视频编码，视频对象，压缩标准1．图像压缩的可行性图像编码压缩的目的是对要处理的图像源数据按一定的规则进行变换和组合[1]，从而达到以尽量少的比特数来表征图像，同时尽可能好的复原图像的质量，使它符合预定应用场合的要求。
图像数据之所以可以进行压缩，是因为有以下几个方面的原因:组成图像的各像素之间，无论在行方向还是列方向都存在一定的相关性，即原始图像数据是高度相关的，应用某种编码方法提取或减少这些相关性，便可达到压缩数据的目的；从信息论看，描述图像信源的数据是由有效信息量和冗余量两部分组成的，去除冗余量能够节省传输和存储中的开销，同时又不损害图像信源的有效信息量；有些场合允许图像编码有一定的失真，也是图像可以压缩的一个重要原因。
2．图像压缩的分类图像压缩编码的方法目前有很多种，出发点不同其分类亦有差异。
以信息保真度为出发点，可以分为两大类：一类是冗余度压缩法。
如著名的哈夫曼编码、香农编码、游程编码等，其特征是压缩比较低（一般不超过8:1），但不丢失任何数据，可以严格恢复原图像，实现编/解码的互逆，故又称可逆编码或无损压缩。
另一类是熵压缩法。
如预测编码、变换编码、统计编码等，由于在压缩过程中要丢失一些人眼所不敏感的图像信息，且所丢失的信息不可恢复，即图像还原后与压缩前不完全一致，故又称有损压缩。
以具体编码技术为出发点，可以分为：预测编码、变换编码、统计编码、轮廓编码、模型编码等。
3．图像压缩技术的现状20世纪80年代后，ISO、IEC和ITU陆续制定了各种数据压缩与通信的标准与建议。
人工智能基础知到章节答案智慧树2023年山东交通学院
人工智能基础知到章节测试答案智慧树2023年最新山东交通学院绪论单元测试1.人工智能的名字是参考答案:Artificial Intelligence第一章测试1.第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜世界围棋冠军的人工智能机器人是由谷歌公司开发的（）。
参考答案:AlphaGo2.无需棋谱即可自学围棋的人工智能是（）参考答案:AlphaGo Zero3.世界上第一次正式的AI会议于（）年召开，John McCarthy 正式提出“Artificial Intelligence”这一术语参考答案:19564.以下哪些不是人工智能概念的正确表述（）参考答案:人工智能将其定义为人类智能体的研究5.下面不属于人工智能研究基本内容的是（）。
参考答案:自动化6.人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的（）的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
参考答案:智能7.图灵测试的含义是（）参考答案:图灵测试是测试人在与被测试者(一个人和一台机器)隔开的情况下，通过一些装置（如键盘）向被测试者随意提问。
问过一些问题后，如果被测试者超过30%的答复不能使测试人确认出哪个是人、哪个是机器的回答，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能。
8.下列不属于人工智能学派的是（）。
参考答案:机会主义9.认为智能不需要知识、不需要表示、不需要推理；人工智能可以像人类智能一样逐步进化；智能行为只能在现实世界中与周围环境交互作用而表现出来。
这是（）学派的基本思想。
参考答案:行为主义10.关于人工智能研究范式的连接主义，相关论述不正确的是（）参考答案:连接主义学派的代表人物有卡洛克(Warren S. McCulloch)、皮茨(Walter H.Pitts)、Hopfield、布鲁克斯(Brooks)、纽厄尔(Newell)。
11.人工智能(AI)、机器学习、深度学习三者关系论述正确的是（）参考答案:人工智能是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法及应用的新的交叉学科，机器学习是人工智能的核心研究邻域之一，深度学习是机器学习的新领域，研究多隐层多感知器、模拟人脑进行分析学习的人工神经网络。
图像压缩毕业设计
XXXXXXX大学毕业设计图像压缩编码系统设计实现(B)Design and Implementation of ImageCompression Encoding System (B)2011 届电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化学号 xxxxxoooo学生姓名 xxxxxx指导教师 xxxxxxxx完成日期 2011年 6 月 2 日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要近年来，随着现代通信技术、计算机技术、网络技术和信息处理技术的迅速发展，人们对各种信息的需求也不断增长，尤其是图像和多媒体信息。
未经处理的图像信号的数据量是很大的，使得图像信息的传输，处理和存储都受到一定的限制。
因此，研究高效的图像数据压缩编码方法，即怎样处理，组织图像数据，在应用领域中的作用是至关重要的，图像压缩编码技术已经成为多媒体及通讯领域中很关键的技术之一。
编码技术是图像压缩的基础，利用信息编码对图像进行压缩，使图像便于传输、存储。
本文就是运用编码技术中的游程长度编码对二值图像进行压缩的。
压缩前，先将图像转换成二值图像，然后再进行压缩，这样就达到很好的压缩效果。
最后通过MATLAB 进行仿真，来验证方案的合理性和可行性。
关键词：图像压缩二值图像MATLAB游程长度编码AbstractAlong with the rapid development of modern communication technology, computer technology, the network technology and information processing technology, rising incomes have created sharp growth in demand for some information especially image and multi-media resources, in recent years. Untreated image signal data quantity is big, which makes image information transmission, processing and storage are certain limits. Therefore, the effective image data compression coding method, i.e. how to deal with, the organization image data, the role in applications is of vital importance, image compression technology has become multimedia and communication field a key technical one. Therefore, the effective image data compression coding method, i.e. how to handle, organization the image data, the role in applications is of vital importance, image compression technology is one of key technicals in multimedia and communication field. Encoding technology is the basis of image compression, use the information encoding to do image compression, which make the image facilitate transmission and memory. This paper is to use the run-length encoding technology of length coding binary image compression. before compression, make the image become binary image, thus which can reach good compression effect. Finally through MATLAB, and simulation to verify the rationality and feasibility of schemes.Key words：image compression binary image MATLAB run-length length coding目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2图像压缩综述 (2)1.3 图像压缩的必要性 (3)1.4图像压缩的可行性 (3)第2章图像的基本知识 (5)2.1图像与数字图像 (5)2.2图像的采样和量化 (5)2.3采样点数和量化级数的选取 (5)第3章图像压缩编码 (7)3.1概述 (7)3.2熵编码方法 (7)3.2.1基本概念 (7)3.2.2哈夫曼编码方法 (8)3.2.3香农编码法 (9)3.2.4算术编码方法 (9)3.2.4.1算术编码的方法 (9)3.2.4.2算术编码的特点 (10)3.3预测法编码 (10)3.4变换编码 (11)3.5常见的几种变换编码方法 (12)3.5.1离散余弦(DCT)变换 (12)3.5.2小波变换 (12)3.5.2.1二进小波变换 (12)3.5.2.2 离散小波变换(DWT) (13)第4章MATLAB简介 (14)4.1综述MATLAB (14)4.1.1MATLAB语言的功能 (14)4.1.2 MATLAB的特点 (15)4.2MATLAB在信号处理中的应用 (16)4.2.1信号及其表示 (16)4.2.2线性时不变系统的响应 (17)4.2.2.1线性时不变系统的时域响应 (17)4.2.2.2LTI系统的单位冲激响应 (18)4.2.2.3 时域响应的其它函数 (18)第5章图像压缩算法的实现 (19)5.1游程编码原理 (19)5.2游程编码图像压缩算法的实现 (20)5.3主要程序代码 (20)第6章功能验证 (22)第7章结束语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录A外文资料翻译 (30)A.1英文资料 (30)A.2资料译文 (37)第1章绪论1.1 研究背景随着多媒体技术的迅速发展，静止图像的应用越来越广泛。
[笔记]压缩感知_陶哲轩
![[笔记]压缩感知_陶哲轩](https://img.taocdn.com/s3/m/3205e97124c52cc58bd63186bceb19e8b8f6ecc0.png)
最近有不少人问我究竟”压缩感知”是什么意思（特别是随着最近这个概念名声大噪），所谓“单像素相机”又是怎样工作的（又怎么能在某些场合比传统相机有优势呢）。
这个课题已经有了大量文献，不过对于这么一个相对比较新的领域，还没有一篇优秀的非技术性介绍。
所以笔者在此小做尝试，希望能够对非数学专业的读者有所帮助。
具体而言我将主要讨论摄像应用，尽管压缩传感作为测量技术应用于比成像广泛得多的领域（例如天文学，核磁共振，统计选取，等等），我将在帖子结尾简单谈谈这些领域。
相机的用途，自然是记录图像。
为了简化论述，我们把图像假设成一个长方形阵列，比如说一个1024×2048像素的阵列（这样就总共是二百万像素）。
为了省略彩色的问题（这个比较次要），我们就假设只需要黑白图像，那么每个像素就可以用一个整型的灰度值来计量其亮度（例如用八位整型数表示0到255，16位表示0到65535）。
接下来，按照最最简化的说法，传统相机会测量每一个像素的亮度（在上述例子中就是二百万个测量值），结果得到的图片文件就比较大（用8位灰度值就是2MB，16位灰度就是4MB）。
数学上就认为这个文件是用超高维矢量值描绘的（在本例中就是约二百万维）。
在我开始讲“压缩感知”这个新故事之前，必须先快速回顾一下“老式压缩”的旧故事。
（已经了解图像压缩算法的读者可以跳过这几段。
）上述的图片会占掉相机的很多存储空间（上传到计算机里还占磁盘空间），在各种介质之间传输的时候也要浪费时间。
于是，相机带有显著压缩图像的功能就顺理成章了（通常能从2MB那么大压缩到十分之一——200KB的一小坨）。
关键是尽管“所有图片”所构成的空间要占用2MB的“自由度”或者说“熵”，由“有意义的图片”所构成的空间其实要小得多，尤其是如果人们愿意降低一点图像质量的话。
（实际上，如果一个人真的利用所有的自由度随机生成一幅图片，他不大可能得到什么有意义的图像，而是得到相当于电视荧屏上的静电雪花那样的随机噪声之类。
数字图像处理复习提纲
4. 图像分辨率的单位dpi表示单位长度（ ）上包含的像素数目。 A．米 B.厘米 C. 寸 D.英寸
5.一幅大小为16*16，灰度级为2的图像，像素点有（）个 A．256 B. 512 C. 1024
第2章 matlab软件 • 熟悉matlab界面：命令窗口、工作间、命令历史窗口、路
素少的灰度级，使灰度直方图均衡分布。
histeq,adapthisteq 2.直方图规定化：将直方图按照参考图像的直 方图进行均衡化
[hgram,x]=imhist(I1);
J=histeq(I,hgram) ; • 图像增强：突出有用的特征，便于分析和处理。
方法：直方图均衡化、图像平滑、图像锐化和伪彩色处理
• hold on/off
• grid on/off • 格式化：title，text, legend, label • 特殊字符：: \pi, \omega, \Theta, ^2
第4章 matlab工具箱 • 浏览工具箱：菜单栏-主页-？-image processing toolbox • 图像类型：RGB图像，索引图像，灰度图像，二值图像 • 各种图像的数据结构 • 图像的数据类型：uint8,uint16,double,im2double • 图像类型转换：rgb2gray; ind2rgb, rgb2ind; ind2gray,
• Fourier, DFT，FFT
• fft2, ifft2 • fftshift的作用 • 傅里叶变换的幅度谱和相位谱 • fft高频和低频滤波，字符识别 • 为什么引入DCT?保持傅里叶变换的功能有减少数据量。 • DCT主要用于图像压缩。
数字图像处理图像压缩ppt课件
6
H Pxi log2 Pxi i 1 0.4log2 0.4 0.3log2 0.3 2 0.1log2 0.1
0.06log2 0.06 0.04log2 0.04
2.14bit
平均码长 N与H接近，N H
第七章 图像压缩
7.2 基础知识 7.2.1 数据冗余
• 数据冗余旳概念
数据是用来表达信息旳。假如不同旳措施为表 达给定量旳信息使用了不同旳数据量，那么使用 较多数据量旳措施中，有些数据必然是代表了无 用旳信息，或者是反复地表达了其他数据已表达 旳信息，这就是数据冗余旳概念。
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
元素
xi
x1
x2 x3 x4
x5
x6
概率 P(xi) 0.4 0.3 0.1 0.1 0.06 0.04
编码 wi 1 00 011 0100 01010 01011
第七章 图像压缩
x1 0.4
0.4
x2 0.3
0.3
x3 0.1
0.1
x4 0.1
0.1 (0100)
x5 0.06 (01010) 0.1(0101)
例如：原图像数据：234 223 231 238 235 压缩后数据：234 -11 8 7 -3
第七章 图像压缩
7.2.1 数据冗余
• 什么是心理视觉冗余？
这是因为眼睛对全部视觉信息感受旳敏捷度 不同。在正常视觉处理过程中多种信息旳相对主 要程度不同。 有些信息在一般旳视觉过程中与另 外某些信息相比并不那么主要，这些信息被以为 是心理视觉冗余旳，清除这些信息并不会明显降 低图像质量。
• 三种基本旳数据冗余
编码冗余 像素间冗余 心理视觉冗余
压缩图文档
压缩图概述在现代互联网应用中，图片占据了数据传输和存储的重要部分。
为了提高用户体验和网站性能，压缩图成为了一项必要的技术手段。
本文将介绍什么是压缩图、为什么需要压缩图以及常用的压缩图方法和工具。
什么是压缩图压缩图是指通过减少图像数据的存储空间来达到减小图像文件大小的目的。
通过减小图像文件大小，可以有效地减少数据传输时间和存储开销，提高网页加载速度和用户体验。
为什么需要压缩图提高网页加载速度在网页浏览过程中，图片是占用加载时间最长的资源之一。
如果图片过大，会导致网页加载速度变慢，影响用户体验。
通过压缩图，可以减小图像文件大小，从而提高网页加载速度。
减少网络带宽消耗对于移动设备用户来说，流量消耗是一个重要的考虑因素。
如果图片过大，会占用较多的网络带宽，增加用户的流量消耗。
通过压缩图，可以减小图像文件大小，降低网络带宽的消耗。
节省存储空间对于网站和应用来说，存储是一笔不可忽视的成本。
图片文件通常占据了很大一部分的存储空间。
通过压缩图，可以减小图像文件大小，节省存储空间并降低存储成本。
常用的压缩图方法和工具有损压缩有损压缩是指在压缩图像文件大小的过程中，会丢失一部分图像细节。
这种压缩方法往往能够获得更大的压缩比，但同时也会降低图像的质量。
常用的有损压缩方法有以下几种：•JPEG压缩：JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种常用的有损压缩方法，适用于储存照片和复杂图像。
通过调整JPEG的压缩比例，可以在图像质量和文件大小之间找到平衡点。
•WebP压缩：WebP是由Google开发的一种新的图像格式，支持有损和无损压缩。
与JPEG相比，WebP格式可以获得更好的压缩比，同时保持较好的图像质量。
无损压缩无损压缩是指在压缩图像文件大小的过程中，不会丢失任何图像细节。
这种压缩方法保持了原始图像的质量，但通常无法获得很大的压缩比。
常用的无损压缩方法有以下几种：•PNG压缩：PNG（Portable Network Graphics）是一种常用的无损压缩方法，适用于储存图标、线条图像等。
图像压缩的基本概念
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩 RLE 编码——Run Length Encoding 2） PCX_RLE编码原则： 6) 重复像素长度iC最大值为26-1 = 63，如果遇到iC大于63的情况，则分为小于63的几段，分别处理。 7) 如果遇到不重复的单个像素P： 如果P < 0xC0（192） 直接存入该像素值， 否则先存入长度1，再存入像素值 （192-255之间的单像素图像不减反增） 第四章 图像压缩 第二节 无损压缩
4.1.3 图像压缩基本概念:图像压缩模型
源数据编码：完成原数据的压缩。 通 道 编 码：为了抗干扰，增加一些容错、校验 位，实际上是增加冗余。 通 道：如Internet、广播、通讯、可移 动介质
源数据 编码
通道 编码
通道
通道 解码
源数据 解码
第四章 图像压缩 第二节 无损压缩
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩 RLE 编码——Run Length Encoding 分析： 对于有大面积色块的图像，压缩效果很好 对于纷杂的图像，压缩效果不好，最坏情况下，会加倍图像 第四章 图像压缩 第二节 无损压缩
1
2
3
6
5
4
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
第四章 图像压缩 第二节 无损压缩
4.2.1 无损压缩:基于字典的压缩
LZW编码 背景：是Lemple、Ziv提出，Welch充实 基本思想：去除像素冗余。 (1) 在压缩过程中动态地形成一个字符序列表(字典) (2) (a) 每当压缩扫描图像发现一个字典中没有的字符 序列，就把该字符序列存到字典中 (b) 并用字典的地址（编码）作为这个字符序列的 代码，替换原图像中的字符序列 (c) 下次再碰到相同的字符序列，就用字典的地址 代替字符序列
学习图片压缩的原理及方法
学习图片压缩的原理及方法.txt没有不疼的伤口，只有流着血却微笑的人有时候给别人最简单的建议却是自己最难做到的。
图片压缩的原理及方法2009-09-29 13:07出于对于photoshop的爱好和学习，前两天去租了一碟世界百科大图库，结果装入电脑中后显示D盘仅余4GB的空间了，对于像我这样喜欢存资料的人来说实在是太少了，而且我发现大图库中的图片动则是1.5M左右，这与我平时在网上收藏的图片大小有很大的区别，我存的图片一般都是100KB右右，除非是用数码相机照的才有0.5M左右，而且从表现上来看还没有100KB的图片清晰，于是想办法把百科图库给压缩一下，今天的文章就是简单地介绍图片压缩的原理和简单的方法。
首先我来介绍电脑上图片的两种表现技术，图片的表示技术就两种，位图技术和矢量图技术。
矢量图主要用于电脑创作的卡通图及数学上的规则图形等，而通常我们生活中接触较多的，如数码照片，扫描进电脑的图片都是位图。
对于矢量图来说，压缩是没有必要的，因为矢量图是通过命令来实现的，并不是以点阵的形式表现，所以无论你把他放多大，缩多小，它的命令还是那几条，根本就没有改变，而且格式也是没法改变的，如果改变格式的话将会失去矢量图的各种功能，所以今天我们就不讨论矢量图，主要谈谈位图的压缩技术。
对于位图的压缩，从根本上来说有两种方法：第一种方法，格式类型转换压缩。
这种途径就是利用一些技术，对图象重新编码（如：jpeg就是一种技术）。
对于图片文件，拓展名有很多，如bmp、jpeg(jpg)、gif等等很多很多，如果想全面了解可以去网上查找一下，每一种方件格式都对应一种图像的编码，在这么多编码中，jpeg技术可以达到少损（不能说无损）压缩图片，如果你的图片的文件扩展名是.BMP，那么你就应该先将用这种方式可以直接转换为扩展名是.JPG的压缩图片，压缩后的图片大小甚至不到原来的十分之一。
操作方法很简单，用windowXP自带的画图板将图片打开，然后另存为的时候，把格式选择成jpg 或jpeg就可以了。
基于MATLAB的图像压缩感知算法的实现毕业设计说明书
毕业设计（论文）课题名称基于MATLAB的图像压缩感知算法的实现目录目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.2 数据压缩技术 (2)1.2.1 传统数据压缩技术 (2)1.2.2 压缩感知理论（Compressed/Compressive Sensing/Sampling, CS） (3)1.3 无线传感器网络 (6)1.3.1 无线传感器网络概述 (6)1.3.2 无线传感器网络数据压缩的必要性 (7)1.4 本文主要工作和内容安排 (8)第2章压缩感知理论 (9)2.1压缩感知的前提条件—稀疏性和不相干性 (10)2.2 三个关键技术 (13)2.3信号的稀疏表示 (13)2.4 观测矩阵设计 (15)2.5 稀疏信号的重构 (17)2.6 重构算法 (18)2.7 压缩感知优势及不足 (20)2.8 压缩感知在传感网中的观测方式 (21)第3章压缩感知理论应用概述 (22)3.1 压缩成像 (22)3.2 模拟信息转换 (23)3.3 生物传感 (23)3.4 本章小结 (24)第4章 CS在无线传感网中的应用 (24)4.1 研究背景 (25)4.1.1 基于感知数据相关性的压缩 (25)4.1.2传统压缩重构方法 (25)4.1.3 图像压缩重构质量的评价 (26)4.2 压缩感知理论算法对一维信号的实现 (28)4.2.1 CS用于WSN的优势 (28)4.2.2 观测重构模型 (28)4.2.2 正交匹配追踪算法（OMP） (29)4.2.3 算法的实现及结果分析 (30)4.3 压缩感知理论算法对二维图像重构的实现 (34)4.3.1 基于小波变换的分块压缩感知理论 (34)4.3.2 实现步骤 (35)4.3.3 重构结果及分析 (38)4.4 本章小结 (42)第5章总结与展望 (42)5.1 工作总结 (42)5.2 后续展望 (43)参考文献 (43)致谢 (45)附录 (46)摘要数据压缩技术是提高无线数据传输速度的有效措施之一。
数字图像处理总复习(14)(1)
2.图像锐化与图像平滑有何区别与联系？
第三章 （不考计算题） 频域滤波的物理含义 傅立叶变换性质 频域滤波的基本方法
第四章 灰度基本变换（线形、非线性） 直方图处理（定义、直方图规定化、均衡化） 算术逻辑运算（帧差分，帧平均） 空间滤波（均值、中值、KNN） 同态滤波（滤波流程） 边缘检测（一阶，二阶，循环卷积） 图像锐化与图像平滑 真彩色图像处理与伪彩色图像处理
第一章图像数字图像处理灰度图像的概念图像工程定义分类图像的表达图像文件格式bmp文件第二章视觉感知要素图像采样和量化颜色模型像素之间的基本关系邻接连通距离度量第三章不考计算题频域滤波的物理含义傅立叶变换性质频域滤波的基本方法第四章灰度基本变换线形非线性直方图处理定义直方图规定化均衡化算术逻辑运算帧差分帧平均空间滤波均值中值knn同态滤波滤波流程边缘检测一阶二阶循环卷积图像锐化与图像平滑真彩色图像处理与伪彩色图像处理第五章图像编码与压缩不考计算图像编码的基本概念图像编码的方法第六章图像恢复颜色模型第七章图像分割图像的阈值分割图像的梯度分割图像边缘检测第八章目标的表达和描述目标表达目标的描述第九章形态学运算膨胀腐蚀开运算闭运算?除电磁波谱图像外按成像来源进行划分的话常见的计算机图像还包三种类型
8. 直方图修正有哪两种方法？二者有何主要区别于 联系？
方法：直方图均衡化和直方图规定化。
区别：直方图均衡化得到的结果是整幅图对比度的增 强，但一些较暗的区域有些细节仍不太清楚，直方图 规定化处理用规定化函数在高灰度区域较大，所以变 换的结果图像比均衡化更亮、细节更为清晰。联系： 都是以概率论为基础的，通过改变直方图的形状来达 到增强图像对比度的效果。
JPEG图像压缩编码原理及格式
图像灰度级gray(x,y)
JPEG中的余弦变换
对pic2进行DCT：
pic2
DCT:高频系数很小
JPEG中的余弦变换
pic3：
pic3
图像灰度级gray(x,y)
JPEG中的余弦变换
对pic3进行DCT：
pic3
DCT:高频系数较大一些
JPEG中的余弦变换
在JPEG进行余弦变换后，由8x8像素图像块获 得8x8个频域系数C(u,v)，如果存储64个频域系 数，则图像数据并不能压缩。
(DCT系数x1000)
DCT:高频系数很小
JPEG中的余弦变换
对pic0进行DCT：
pic0
DCT:高频系数很小
JPEG中的余弦变换
pic1：
pic1
图像灰度级gray(x,y)
JPEG中的余弦变换
对pic1进行DCT：
pic1
DCT:高频系数很小
JPEG中的余弦变换
pic2：
pic2
0
0
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2
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0
0
ห้องสมุดไป่ตู้
0
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0
0
0
{74,33,31,-1,-2,-1,2,-2,-2,2,0,0,……,0};
由于大量的0连续排列，可以用“行程编码(Run Length Coding)”方法节约存贮空间。
图像的存储与压缩教学设计
布置任务三
1、转换活动三文件夹中图像的格式(BMP、GIF、JPG、PNG)
2、观察、记录文件的大小、图像品质
发现、提出问题
1.改扩展名是转换图像格式吗?
2、转换后的PNG背景是透明的
吗?
3、转换后的GIF是动态的吗?
4、把GIF格式转换为JGP品质会很好吗?
布置任务四
1、转换活动四文件夹中图像的
本节课涉及到的两个实践活动，应该说对于学生来讲不存在困难，然而考虑地区差异，在实际教学中对于操作能力比较差或者自学能力不强的学生，教师可以将大任务分解成小任务，对活动内容进行细化，以降低任务难度，保证教学时间的有效利用。如要完成实践活动1实际上是完成3个小任务: 1、用画图程序打开“如琴湖. bmp”，利用“文件”菜单中的“另存为“将其转换为JPG格式; 2、用画图程序打开“如琴湖. bmp”，利用“文件”菜单中的“另存为“将其转换为GIF格式; 3、分别记录“如琴湖. bmp”、“如琴湖. JPG”、“如琴湖. GIF”三个文件的大小和清晰度，对比给出一个结论。
3、情感态度与价值观
(1)体验图像作为信息的载体，是获取信息、传递信息、表达思想的重要媒体。
(2)对比不同的图像格式的异同之处，培养学生的分析归纳能力，解决问题能
4、.教学重点
(1)认识图像的常用存储格式。
(2)了பைடு நூலகம்图像格式转换和图像压缩的主要方法。
5、教学难点
根据不同的场合对图像进行适当的选择和转换。
四、教学策略选择与设计
学生在完成每一一个任务的过程中，从思考讨论完成任务的办法开始，然后对讨论的结果进行探究验证，找到正确答案，最后在理论的指导下应用于实际生活。
五、教学资源
图像压缩原理资料课件
三维立体图像压缩
总结词
三维立体图像提供了更真实的视觉体验，但其数据量巨大，对压缩技术提出了更高的要求。
详细描述
三维立体图像的压缩需要同时考虑空间和深度信息，目前主要采用基于深度学习的方法进行压缩，同时还需要解 决如何保留立体感的问题。
人工智能辅助的图像压缩
总结词
人工智能技术的发展为图像压缩提供了新的思路和方法。
图像压缩的应用
数字电视广播
数字电视广播需要传输大量的视频数 据，图像压缩技术可以有效减少数据 量，提高传输效率和图像质量。
数字电视广播采用MPEG、H.264等图 像压缩标准，实现高效的数据压缩和 传输，满足大规模广播覆盖的需求。
互联网图像传
在互联网上传输图像时，由于带宽限制和网络拥堵，需要采 用图像压缩技术来减小图像文件的大小，加快传输速度。
常见的互联网图像传输格式包括JPEG、PNG等，这些格式采 用不同的压缩算法，以在保证图像质量的前提下尽可能减小 文件大小。
医学影像存储与传
医学影像如CT、MRI等包含大量的数据信息，直接存储和传输成本较高，因此需 要采用图像压缩技术进行压缩。
医学影像压缩对于远程诊断、会诊和医学教育等方面具有重要意义，可以降低存 储成本、加快传输速度并提高图像质量。
有损压缩
有损压缩会丢失一些数据，但压 缩率较高，常用的算法有JPEG、 MPEG等。
图像压缩标准
01
02
03
JPEG
主要用于静态图像压缩， 广泛应用于网络传输和数 字相机等领域。
JPEG2000
相对于JPEG有更高的压缩 比和更好的图像质量，尤 其在处理医学图像和遥感 图像方面有优势。
MPEG
主要用于视频压缩，包括 MPEG-1、MPEG-2、 MPEG-4等，广泛应用于 音视频存储、传输和播放 。
井下电视图像压缩技术
声波成像测井技术 、 微电阻率扫描成像测井技术、 阵
列感应 成像 测井技 术 、 磁共振 成像测井 技术 、 见 核 可 光成像 测井技 术 ． 在所 有成像 测井 仪器 中 ， 可见 光成 像测井 仪 即井 下 电视 以其 图像直 观 、 晰 、 时性好 清 实 而在成 像测井 仪器 中独树一 帜 ． 在套 管检 测 、 下落 井
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２０ 年 ９ ０７ 月
第２ ２卷第 ５期
西 安石油大学学 报（ 自然科学版） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｎＳ ｉ ｕＵｎｖｒｔ（ ａｕａＳｉｎｅ ｄｔ ｎ ｏｒａｏ ａ ｈ ｏ ｉｅｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｃ ｉｏ ） Ｘｉ ｙ ｉ ｅ Ｅ ｉ
使得 井下 电视 的应 用前 景更为 广 阔． 井 下 电视 通 常 由 ３ 分组成 ： 部 井下 仪器 、 输 电 传
１ 基 于小 波 变换 的硬 件 图像 压 缩 技术
小波 变 换 作 为 一 种 新 的 数学 方 法 ， ２ 在 ０世 纪 ８ ０年代 中期 由 Ｍｏｌ 和 Ｇｒｓ ｎ在他们 的地 球物 ｒｔ ｅ ｏｓ ｍａ
缩 系统如 图 １ 示 ． 所
针对井下 电视 图像传输介质的有 限带宽 ， 结合
基于小波变换的图像压缩技术压缩 比易于控制的优 点， 将基于小波变换 的图像压缩技术应用 到井下电 视成像测井系统 中， 采用基于小波变换 的硬件压缩
解 ＝拿 波＿ 器 ｉ曼 卜… Ｉ 嚣 程＿薯 ｒ皇 哈 编｝压 据 码 ‘子 ・ Ｗ 夫 码 缩 过： 量 鼗・ 带 １ ： …ｌ ｊ滤 化 １ ｊ数
基金项 目： 西安石油大学科技创新基金项 目（０ ５ 资助 ２０ ）
作者简介 ： 严正 国（９６）男 ， ， ， １７一， 讲师 硕士 主要从 事测井信 号与信息处理方面 的研究 ．
基于视觉传达效果的图像压缩感知重建算法研究
文章编号:1007-757X(2021)04-0061-05基于视觉传达效果的图像压缩感知重建算法研究沈凤仙(三江学院计算机科学与工程学院，江苏南京210000)摘要：针对传统的图像压缩感知重建算法的视觉传达效果不好、成像质量低0缺4,将图像分块理论D入压缩感知图像重建，结合曲波变换具有适合表达边缘细节信息和曲线信息的优4,利用曲波变换对MRI图像进行稀疏表示，形成一种基于视觉传达效果的MRI图像压缩感知图像重构算法#选择信噪比、相对"误差和匹配度为评价m标，通过无噪图像、加噪图像、不同采样频率对重构图像质量影响进行3组实验#实验结果表明，图像重构时，在信噪比、相对"误差和匹配度3个评价m 标上，提出的算法GPBDCT均优于SIDCT和PBDCT，同时GPBDCT具有很强的抵抗噪声的能力，在保持图像细节和边缘方面效果很好#关键词：小波变换；曲波变换；压缩感知；正则化参数；采样频率；信噪比中图分类号：TN911.73文献标志码：AStudy on Image Compression Perceptual ReconstructionAlgorithm Based on Visual Communication EffectSHEN Fengxian(School of Computer Science and Engineering,Sanjiang University,Nanjing210000,China)Abstract:Aiming at the shortcomings of traditional image compression perceptual reconstruction algorithm,such as bad visual communicatione f ectandlowimagequality,thetheoryofimageblockisappliedintothereconstructionofcompressedpercep-ualimagesTCombiningtheadvantagesofcurvelettransform,whichissuitableforexpressingedgedetailsandcurveinforma-ion,the MRIimagesarerepresentedsparinglybycurvelettransformTAn MRIimagereconstructionalgorithmbasedonvisual communication effect is proposed.The signal-to-noise ratio,relative—error and matching degree are selected as the evaluation indexes.The results of three groups of experiments show that the quality of reconstructed images is affected by noise-free images,noisy images and different sampling frequencies and PBDCT is superior to SIDCT and PBDCT in SNR,relative—error and matching degree.PBDCT has strong ability to resist noise and is good at preserving image details and edges.Key words:wavelet transform；curvelet transform；compression perception；regularization parameter；sampling frequency%SNR0引言磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术能够提供活体组织的细节图像，同时具有对人体无辐射性伤害等优点，因此被广泛地应用于人脑、胸部、心脏以及人体其他部位结构的成像。
几种图像压缩算法
❖ LZW算法中，首先建立一个字符串表，把每一个第一次 出现的字符串放入串表中，并用一个数字来表示，这个 数字与此字符串在串表中的位置有关，并将这个数字存 入压缩文件中，如果这个字符串再次出现时，即可用表 示它的数字来代替，并将这个数字存入文件中。压缩完 成后将串表丢弃。如"print" 字符串，如果在压缩时用266 表示，只要再次出现，均用266表示，并将"print"字符串 存入串表中，在图象解码时遇到数字266，即可从串表中 查出266所代表的字符串"print"，在解压缩时，串表可以 根据压缩数据重新生成。
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❖ 如图3.5所示，我们给每个左分枝标以0，给 每个右分枝标以1，则从根结点至每个叶结点的 路径即为该叶结点代表字符的编码。如图3.5右 方所示。
❖ 本例中熵的值为2.09，编码的平均码长为 2.15，非常接近。
❖ 霍夫曼编码的优点是简单易行，缺点是解码 时必须知道所使用的码表，这给存储和通信带来 不便。另一个缺点是它依赖于原始数据的概率， 这在实际应用中受到许多限制。
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5、 交流系数的编码
❖量化AC系数的特点是1×64矢量中包含有许 多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因此 使用非常简单和直观的游程长度编码(RLE) 对它们进行编码。 JPEG使用了1个字节的 高4位来表示连续“0”的个数，而使用它的 低4位来表示编码下一个非“0”系数所需要 的位数，跟在它后面的是量化AC系数的数 值。
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2 霍夫曼编码
❖ 霍夫曼编码是无损编码的一种，是一种 基于统计特性的可变字长的编码方法。属于 无损编码的还有行程编码、算术编码等。下 面来看霍夫曼编码。
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例2 静止图像信息的冗余 （相邻像素间的空间冗余）
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例3 活动图像信息的冗余 （相邻帧间的时间冗余）
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由于Huffman编码所得到的平均码字长度可以接 编码所得到的平均码字长度可以接 由于 近信源的熵，因此在变长编码中是最佳的编码方法， 近信源的熵，因此在变长编码中是最佳的编码方法， 故也称为熵编码 熵编码。 故也称为熵编码。 Huffman编码算法： Huffman编码算法： 编码算法 1、对 L个符号按其概率值 递减顺序排列，并作 、 个符号按其概率值P递减顺序排列 个符号按其概率值 递减顺序排列， 为一棵树的叶结点。 为一棵树的叶结点。 2、如果没有到根结点则 、 (1) 把两个概率值最小的结点合并成一个新结点并 赋予其概率为两子结点概率之和; 赋予其概率为两子结点概率之和 (2) 对新结点到两个子结点的树枝分别赋值1和0。 对新结点到两个子结点的树枝分别赋值 和 。 3、从根结点开始到叶结点，将树枝上的值按顺序 、从根结点开始到叶结点， 组成二进制值，则为该叶结点上符号的Huffman码字。 码字。 组成二进制值，则为该叶结点上符号的 码字
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消息源的熵（entropy）： 消息源的熵（entropy）：
H = E { I ( ak )} = −∑ P(ak ) log [ P (ak ) ]
k =0 K −1
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上式说明：消息源的熵是消息（信息量）的期望值， 上式说明：消息源的熵是消息（信息量）的期望值， 也即消息的每单位字符携带的平均信息量 也即消息的每单位字符携带的平均信息量 当所有符号出现的概率相等时，熵取到最大值。 当所有符号出现的概率相等时，熵取到最大值。对于 2为底的对数，熵的单位是“位/字符”（bit/symbols） 为底的对数， 字符” 为底的对数 熵的单位是“ 字符 ） 实际上，按某种编码方法编码后，信息中仍会有少量 实际上，按某种编码方法编码后， 冗余，这就是该码的平均码长L 与信源熵H的差 的差： 冗余，这就是该码的平均码长 w与信源熵 的差： R＝E｛Lw(ak)｝－ ＝ ｛ ｝－H ｝－ 显然，如果平均码长＝信源的熵，则必定去除了 显然，如果平均码长＝信源的熵， 平均码长 log[P )]。 一切冗余信息，此时L 一切冗余信息，此时Lw(ak)＝－ log[P(ak)]。这种情况 只能发生在所有符号的出现概率均为2的负整数幂时 的负整数幂时， 只能发生在所有符号的出现概率均为 的负整数幂时， 如0.5、0.25等。 、 等
其周围的像素不同，此时，压缩后文件的大小反而 其周围的像素不同，此时， 加倍）（随机噪声图像也是最差情况之一）
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17.2.1.2 LZW编码（由Lempl和Ziv提出，Welch充实） LZW编码（ Lempl和Ziv提出，Welch充实 编码 提出 在对文件进行编码的同时，生成特定字符库序列 在对文件进行编码的同时， 的表，以及它们对应的代码。 的表，以及它们对应的代码。 例如： 例如：由8bit字节组成的文件实际上被编码成 字节组成的文件实际上被编码成 12bit的代码，这样共有 12＝4096种代码，其中有 的代码， 种代码， 的代码 这样共有2 种代码 其中有256 个代码表示所有可能出现的单个字符（ ），而 个代码表示所有可能出现的单个字符（28＝256），而 ）， 剩下的4096－256＝3480个代码分配给在压缩过程中数 剩下的 － ＝ 个代码分配给在压缩过程中数 据里出现的字符串。 据里出现的字符串。 当表中没有的字符串第一次出现时，字符串被原 当表中没有的字符串第一次出现时，字符串被原 代码也一起保存 样地保存，同时将分配给它的代码也一起保存。以后， 样地保存，同时将分配给它的代码也一起保存。以后， 当该字符串再次出现时，只需存其代码 代码（ 当该字符串再次出现时，只需存其代码（其内容不用 ）。由于字符串表在压缩过 再存了，因为已经存过了）。由于字符串表在压缩过 再存了， 程中动态生成，不必存在压缩文件里。 程中动态生成，不必存在压缩文件里。
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17.2.2.2 哈夫曼编码（Huffman Coding） 哈夫曼编码（ Coding） 哈夫曼编码于50年代提出， 哈夫曼编码于 年代提出，它使用变长码使冗余 年代提出 量达到最小， 出现概率高的消息（字符） 短码， 概率高的消息 量达到最小，即出现概率高的消息（字符）用短码， 而出现概率低的消息（字符） 长码。 概率低的消息 而出现概率低的消息（字符）用长码。结果使平均码 长大大缩短。 长大大缩短。 哈夫曼编码实际上是通过一个二叉树来编码， 哈夫曼编码实际上是通过一个二叉树来编码，静 态Huffman编码使用一棵依据字符出现的概率事先生 编码使用一棵依据字符出现的概率事先生 成好的编码树进行编码。而动态Huffman编码需要在 成好的编码树进行编码。而动态 编码需要在 编码的过程中建立编码树 。 个符号a 例：某消息由8个符号 1…… 8组成，因此可用 某消息由 个符号 ……a 组成， 3bit的等长码进行表示（23=8）。但实际上，各符号的 的等长码进行表示（ ）。但实际上 的等长码进行表示 ）。但实际上， 出现概率不一样，因此，用哈夫曼编码后， 出现概率不一样，因此，用哈夫曼编码后，可使平均 码长缩短。 码长缩短。
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17.2.2 统计编码方法
17.2.2.1 消息的信息量
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假定一个无记忆的信息源用到一个字母表 ｝，k=0,1,…k-1,其中 k是字母表中的符号。进 其中a ｛ak｝， 其中 是字母表中的符号。 一步假定每一个符号出现的概率已知，记为P(a 。 一步假定每一个符号出现的概率已知，记为 k)。 在无记忆源消息中， （在无记忆源消息中，符号次序无关紧要） Shannon定义了信息度量标准，它与符号ak在消 定义了信息度量标准，它与符号 定义了信息度量标准 息中出现的频率P(a 有以下关系 有以下关系： 息中出现的频率 k)有以下关系： I(ak)＝－ ＝－log[P(ak)] ＝－
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17.1.2 数据的压缩
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利用数据的冗余性和不相干性，将一个大的数据 利用数据的冗余性和不相干性， 冗余性 文件转换成较小的文件。 文件转换成较小的文件。压缩后的文件可以在以 后需要的时候以精确或近似的方法恢复出来。 后需要的时候以精确或近似的方法恢复出来。 无损压缩：仅删除冗余信息， 无损压缩：仅删除冗余信息，解压缩时可以精确 恢复原信息。主要用于可执行文件。 恢复原信息。主要用于可执行文件。 有损压缩：把部分不相干的信息也删除了（ 有损压缩：把部分不相干的信息也删除了（此部 ）。因此解压缩时只能近似重构 因此解压缩时只能近似重构。 分无法再重构）。因此解压缩时只能近似重构。 主要用于一般可视图像的压缩 压缩比越高则压缩速度越慢， 压缩比越高则压缩速度越慢，因此压缩速度和压 缩比通常要折衷考虑。 缩比通常要折衷考虑。
事件的信息量是其出现概率的负对数 信息量 （事件的信息量是其出现概率的负对数）
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信息量： I(ak)＝－log[P(ak)] ＝－log[P 信息量： 由上式可见， 越不可能出现的符号， 由上式可见，1、越不可能出现的符号，它出现 时对于消息的信息量的贡献越大； 时对于消息的信息量的贡献越大；2、整个消息的信 息量是构成它的那些字符中对于信息量有贡献的那部 分之和。 分之和。 显然， 显然，在每条消息中都出现的字符是没有什么信 息量的， 息量的， P(ak)＝1而I(ak)＝0。 ＝ 而 ＝ 。 比较消息的3种程度 (比较消息的 种程度：不说也知道、不说有可能会猜 比较消息的 种程度：不说也知道、 到、不说根本不可能知道)
是12至16位，每个码代表原文件中数据的一个特定序 12至16位 列）。
基于统计方法－生成变长码 基于统计方法－生成变长码（出现概率高的消息 变长 用短码，如莫尔斯电报码）。 用短码，
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数字图像处理 17.2.1 基于字典的技术
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第17章 图像压缩 17章
17.1 引言
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17.1.1 冗余信息和不相关信息
例1 在途商人收到如下消息（可能有3种表述， 在途商人收到如下消息（ 种表述， 但均不影响理解）： 你的妻子Helen将于明天晚上 点零 分在波士顿 将于明天晚上6点零 你的妻子 将于明天晚上 点零5分在波士顿 机场接你。 的Logan机场接你。 机场接你 你的妻子将于明晚上6点零 分在 机场接你。 你的妻子将于明晚上 点零5分在 点零 分在Logan机场接你。 机场接你 Helen将于明晚 点在 将于明晚6点在 接你。 将于明晚 点在Logan接你。 接你
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