多媒体图像压缩技术

多媒体图像压缩技术

2010级电子信息科学与技术刘小辉2010271022 摘要：随着计算机多媒体技术的不断发展，人们期望更高性能的图像压缩技术的出现。图像压缩是用最少的数据量来表示尽可能多的原图像的信息。多媒体数据压缩技术是现代网络发展的关键性技术之一。由于图像和声音信号中存在各种各样的冗余，为数据压缩提供了可能。数据压缩技术有无损压缩缩和有损压缩两大类，这些压缩技术又各有不同的标准。

Abstract:With the ever-growing multimedia technology, people are looking for ward to new image compression technologies with better performances. Image compression with the least amount of data is represented as much information of original image .Multimedia data compression technology is the modern network development of the key technology of. Because of the image and sound signal in the presence of various kinds of redundancy, compression of data is possible. Data compression technology of lossless and lossy compression two categories, these compression techniques and different standards.

关键字（Keyword）：多媒体数据压缩技术（Multimedia data compression technology）

无损压缩和有损压缩（Lossless and lossy compression）

图像和声音信号（The image and sound signal）

最少的数据量（The least amount of data）

随着计算机多媒体技术和通信技术的日益发展，以及网络的迅速普及，图像数据信息以

其直观、形象的表现效果，在信息交流中的使用越来越广泛。每天都有大量的图像信息通过数字方式进行存储、处理和传输。由于技术上对图像数据的要求，图像的分辨率在不断增加。由此导致图像数据量急剧增加。这就给图像的传输和存储带来了极大的困难。因此，图像数据压缩势在必行，通过压缩手段将信息的数据量降下来，以压缩的形式存储和传输，既节约了存储空间，又提高了通信干线的传输效率【1】。

在信息环境中，大量的信息是以数字化的方式表示、存储和传输的，而这些数字化信息中图像信息又占了绝大部分。但是数字化后，图像占的空间是巨大的，如一幅分辨率为512×512、颜色深度为8位的黑白图像将占256kB的存储空间；同样，一副彩色图像则占3×256＝768kB，一副2330×2330×8bit地气象卫星红外云图占4.74MB。这样，一颗卫星每天的数据量为1.1GB，而当前的80G硬盘仅可以存储约70天的卫星云图资料。这样的存储需求是不可思议的，也是让人不能忍受的。为了对图像数据进行有效的处理、存储和传输，必须对图像数据进行压缩存储。数字图像信息压缩编码也就成为多媒体信息处理中的关键技术之一。

1 常用图像数据压缩编码方法

数据编码，就是用某种方式对信息的符号进行表示。数据压缩中所指的数据编码是通过选用有效的表示方法，减少表示信息的数据量，从而达到数据压缩的目的。

按照压缩还原效果是否存在失真，数据压缩分为无损压缩和有损压缩。对于某些数据（如计算机应用软件程序）里面的每个数据都不容许有任何变更，因此是无损压缩。而对于一副彩色照片，它的某些对人眼不敏感的地方被压缩掉，从而可以提高压缩比，此为有损压缩。前者又称为可逆压缩或无失真压缩，后者称为不可逆压缩和有失真压缩。

通常图像数据压缩编码方法用的是无损压缩，无损压缩就是把数据中的冗余去掉或减少，但这些冗余量是可以重新插入到数据中的，因而不会产生失真。该方法一般用于文本数据的压缩，它可以保证完全地恢复原始数据；其缺点是压缩比小(其压缩比一般为2：1至5：1)。有损压缩是对熵进行压缩，因而存在一定程度的失真；它主要用于对声音、图像、动态视频等数据进行压缩，压缩比较高(其压缩比一般高达20：1以上。对于多媒体图像采用的有损压缩的标准有静态图像压缩标准(JPEG标准)和动态图像压缩标(MPEG标准)。

JPEG利用了人眼的心理和生理特征及其局限性来对彩色的、单色的和多灰度连续色调的、静态图像的、数字图像的压缩，因此它非常适合不太复杂的以及一般来源于真实景物的图像。它定义了两种基本的压缩算法：一种是基于有失真的压缩算法，另一种是基于空间线性预测技术(DPCM)无失真的压缩算法。

MPEG用于活动影像的压缩。MPEG标准具体包三部分内容：(1)MPEG视频、(2)MPEG音频、(3)MP系统(视频和音频的同步)。MPEG视频是标准的核心分，它采用了帧内和帧间相结合的压缩方法，以离散余变换(DCT)和运动补偿两项技术为基础，在图像质量基不变的情况下，MPEG可把图像压缩至1／100或更MPEG音频压缩算法则是根据人耳屏蔽滤波功能。利用音响心理学的基本原理，即“某些频率的音响在重放其频率的音频时听不到”这样一个特性，将那些人耳完全不到或基本上听到的多余音频信号压缩掉，最后使音频号的压缩比达到8：1或更高，音质逼真，与CD唱片可媲美。按照MPEG标准，MPEG数据流包含系统层和压层数据。系统层含有定时信号，图像和声音的同步、多分配等信息【1】。

2 多媒体数据压缩技术的实现方法【3】

目前多媒体压缩技术的实现方法已有近百种，其中基于信源理论编码的压缩方法、离散