压缩感知技术综述大学数字图像处理论文2016
图像压缩文献综述
《数字图像处理和模式识别》期末大作业题目：图像压缩文献综述班级：数字媒体学院计算机技术姓名：徐德荣学号：6141603020图像压缩文献综述1 图像压缩编码概述图像信息的压缩编码，是根据图像信号固有的统计特性和人类的视觉特性进行的。
图像信号固有的统计特性表明，其相邻像素之间、相邻行之间或者相邻帧之间，都存在较强的相关特性。
利用某种编码方法在一定程度上消除这些相关特性，便可实现图像信息的数据压缩。
这个过程也就是尽量去除与图像质量无关的冗余信息，属于信息保持（保持有效信息）的压缩编码。
另一种考虑是，图像最终是由人眼或经过观测仪器来观看或判决的。
根据视觉的生理学、心理学特性，可以允许图像经过压缩编码后所得的复原图像有一定的图像失真，只要这种失真是一般观众难以察觉的。
这种压缩编码属于信息非保持编码，因为它使图像信息有一定程度的丢失。
由此可见，图像压缩编码的研究重点是：怎样利用图像固有的统计特性，以及视觉的生理学、心理学特性，或者记录设备和显示设备等的特性，经过压缩编码从原始图像信息中提取有效信息，尽量去除那些无关的冗余信息，并且在保证质量（能从这些数据中恢复出与原图像差不多的图像）的前提下，用最低的数码率或最少的存储容量，实现各类图像的数字存储、数字记录或数字传输。
2 图像编码研究现状图像压缩编码技术可以追溯到1948年提出的电视信号数字化,到今天己经有五十多年的历史。
五十年代和六十年代的图像压缩技术由于受到电路技术等的制约,仅仅停留在预测编码、亚采样以及内插复原等技术的研究,还很不成熟。
1969年在美国召开的第一届“图像编码会议”标志着图像编码作为一门独立的学科诞生了。
到了70年代和80年代,图像压缩技术的主要成果体现在变换编码技术上;矢量量化编码技术也有较大发展,有关于图像编码技术的科技成果和科技论文与日俱增,图像编码技术开始走向繁荣。
自80年代后期以后,由于小波变换理论,分形理论,人工神经网络理论,视觉仿真理论的建立,人们开始突破传统的信源编码理论,例如不再假设图像是平稳的随机场。
基于压缩感知算法的图像的特征提取和压缩
基于压缩感知算法的图像的特征提取和压缩现如今，数字图像成为了信息处理领域的一个重要研究对象，而图像的特征提取和压缩技术则是数字图像处理中的重要研究方向。
图像特征提取能够提供有用的描述和统计信息，使图像处理更加高效和准确，而图像压缩则是在保持图像质量的前提下减小图像数据量的一种必要手段。
在本文中，我们将介绍一种基于压缩感知算法的图像特征提取和压缩技术，并探究其在数字图像处理中的应用。
一、压缩感知算法的原理压缩感知是一种数据压缩和数据采样的新方法，它不仅能够减小数据量，同时还能够完成基于压缩后的数据重建。
压缩感知的核心思想是通过稀疏表示来进行数据压缩和数据还原。
其主要流程如下：(1) 信号采样：在压缩感知过程中，采样是一个非常重要的环节。
相对于传统的采样方式，压缩感知采样是非常低效的，因为它只需对信号进行一小部分采样，就可以对信号进行还原。
(2) 稀疏分解：在信号采样之后，需要对采样的数据进行分解以获取信号的稀疏表达式。
最常用的分解方式是使用小波变换。
(3) 信号重建：通过稀疏分解，可以建立信号的稀疏表达式。
接下来，我们可以使用逆小波变换来还原信号。
二、基于压缩感知算法的图像特征提取基于压缩感知算法的图像特征提取技术主要是通过稀疏表示来获取图像的特征向量，它可以将原始图像的信息压缩到一个较小的特征向量中，并保持对原始图像的完整描述。
图像特征提取的过程可以分为以下几步：(1) 图像分块：将图像切分成一定大小的块。
(2) 小波变换：对每个块进行小波变换，得到稀疏表达式。
(3) 稀疏表示：对每个块的稀疏表达式进行编码，得到特征向量。
(4) 特征向量拼接：将所有块的特征向量进行拼接得到一个全局特征向量。
基于压缩感知算法的图像特征提取技术具有很多优点，包括准确性、鲁棒性和高效性。
它能够准确提取图像的特征，并保证在一定范围内的扰动下依然保持较好的鲁棒性；同时采用基于压缩感知的稀疏表示方法，大大降低了提取特征向量所需的计算复杂度，提高了算法的效率。
分布式压缩感知理论研究综述及应用
分布式压缩感知理论研究综述及应用【摘要】分布式压缩感知是一种新兴的信号采样和重构技术，能够显著减少传感器网络中的数据通信量。
本文首先对分布式压缩感知理论进行概述，然后探讨了在图像处理、视频传输和无线传感器网络中的应用案例。
接着介绍了分布式压缩感知理论研究的最新进展，包括算法优化和理论探索。
在分析了分布式压缩感知理论的潜在应用，同时总结了当前研究的局限性和未来发展方向。
通过本文的研究，我们可以更好地了解分布式压缩感知技术在不同领域的应用前景，为相关领域的研究和应用提供重要参考。
【关键词】分布式压缩感知、理论研究、应用、图像处理、视频传输、无线传感器网络、进展、潜在应用、总结、展望1. 引言1.1 研究背景随着大数据和物联网技术的快速发展，传感器网络、图像处理和视频传输等领域数据的处理和传输需求不断增加。
传统的数据处理和传输方法往往会消耗大量的时间和资源，限制了数据的高效处理和传输。
分布式压缩感知理论应运而生，它能够较少地采样原始数据，同时具有较高的重建精度，可以有效地减少数据的处理和传输开销。
分布式压缩感知理论结合了信号处理和信息理论的相关理论，致力于在分布式系统中利用稀疏性和压缩感知技术来实现高效的数据处理和传输。
通过对信号进行低维度测量，再基于这些测量的信息来重建信号，从而实现数据的高效压缩和传输。
分布式压缩感知理论的提出极大地推动了数据处理和传输的效率，为大数据时代的数据处理和传输提供了新的解决方案。
在不同领域的应用中，分布式压缩感知理论都展现出了其独特的优势和潜力。
1.2 研究意义分布式压缩感知理论的研究意义在于为解决传统压缩技术在大数据处理中面临的困难和挑战提供了新的思路和方法。
传统压缩技术在处理大规模数据时存在计算复杂度高、通信开销大、存储需求大等问题，而分布式压缩感知理论正是针对这些问题提出的一种新型数据压缩方法。
通过在数据采集端对数据进行压缩处理，可以有效减少数据传输过程中的数据量，降低通信成本和存储需求，同时保持数据的重要信息，实现对数据的高效压缩和传输。
压缩感知技术在图像处理中的应用
压缩感知技术在图像处理中的应用近年来，随着数字化技术的蓬勃发展，人们逐渐将图像处理技术应用到了各个领域，比如医学图像、无人机拍摄图像、远程监控等等。
而图像处理技术的核心在于对图像的压缩和恢复。
虽然在传统图像处理中，我们可以将图像进行压缩和恢复，但是这种方式往往需要占用大量的存储空间和运算资源，并且在图像压缩方面的表现并不太出色。
但是随着压缩感知技术的出现，这种情况得到了改善。
因此，本文将要重点介绍压缩感知技术在图像处理中的应用。
一、压缩感知技术的基本原理压缩感知技术是一种新的信号采集和表示技术，与传统的采样和压缩方法不同。
在传统的采样和压缩方法中，我们需要将信号进行均匀采样，然后再对信号进行编码压缩。
但是在压缩感知技术中，我们可以采用非均匀采样的方式，采样时只需要获取到信号的关键信息，并将这些信息进行编码压缩。
这样可以减少采样过程中的冗余信息，并且可以大大降低采样的复杂度。
压缩感知技术的基本原理是通过对信号进行随机测量矩阵采样，然后将采样结果表示为稀疏的信号系数，再利用压缩感知算法将系数恢复成原始信号。
这种方式不仅能有效提高信号采样和压缩的效率，还能保证信号的完整性和质量。
二、压缩感知技术在图像压缩中的应用在图像处理中，我们往往需要对图像进行压缩，以便在传输和保存时节省存储空间和传输带宽。
而传统的图像压缩方法在图像质量和压缩比方面往往存在局限。
而压缩感知技术可以通过对图像进行非均匀采样，然后将采样结果表示为稀疏系数，再通过压缩感知算法将系数恢复成原始图像，从而实现图像的高效压缩和恢复。
在压缩感知技术中，最常用的算法是基于稀疏表示的压缩感知重构算法。
这种算法可以通过计算原始图像的小波变换系数，获取信号的稀疏表示，并且可以通过解决稀疏表示的方程组来重构原始信号。
在图像压缩中，我们可以使用稀疏表示来获取图像的局部特征，从而实现图像的高效压缩。
三、压缩感知技术在图像处理中的其他应用除了图像压缩，压缩感知技术在图像处理中还有其他应用。
压缩感知理论在数字图像处理中的应用研究
压缩感知理论在数字图像处理中的应用研究摘要：压缩感知理论在数据采集的同时, 对数据进行了压缩, 通过对一个具有稀疏性或可压缩性的原始信号进行有限次的线性观测, 这些观测值就包含了原始信号的全部信息, 再通过求解一个优化问题使得原始信号从这些观测值中恢复出来。
压缩感知理论的采样频率会低于奈奎斯特频率, 这样对高分辨率信号的采集成为可能。
基于压缩感知理论的智能机器人数字图像处理围绕图像识别和图像超分辨率重建, 研究快速有效的稀疏分解算法, 压缩感知在理论方面已经取得了许多重要的成果, 许多研究者已经将之投入到实际应用当中, 压缩感知迅速成为信息领域中的一个热点研究方向, 开展这方向的研究很有意义, 应用前景也非常广泛。
关键词：压缩感知理论; 数字图像处理; 应用;1. 引言压缩感知(Compressive/Compressed Sensing, CS) 是现代信息科学领域中一个全新的研究方向, 即直接感知压缩后的信息, 该理论在数据采集的同时, 就对数据进行了压缩, 其采样的频率会低于奈奎斯特频率, 这样对高分辨率信号的采集成为可能。
其理论思想是:通过对一个具有稀疏性或可压缩性的原始信号进行有限次的线性观测, 这些观测值就包含了原始信号的全部信息, 再通过求解一个优化问题使得原始信号从这些观测值中恢复出来。
自从2006年有正式论文发表之后, 极大地吸引了相关研究人员【2】的关注。
2. 传统图像采样与压缩的不足传统图像采集与压缩技术, 首先以奈奎斯特采样率对信号进行高速采样, 再通过复杂的压缩算法丢弃大量冗余数据, 不仅造成了采样资源的巨大浪费, 同时给系统的处理能力和硬件设备带来了很大的挑战。
压缩感知是一种新的信号获取的方法, 它突破了奈奎斯特采样定理的瓶颈, 它将对信号的压缩和采样合并进行, 使得测量数据量远远小于传统的采样方法所得的数据量。
3. 压缩感知的主要内容压缩感知主要包括三个方面的内容:信号的稀疏表示、信号的压缩采样和信号的重构。
科研训练。压缩感知在图像处理中的应用
压缩感知在图像处理中的应用摘要:针对传统的采样方法得到的图像数据量巨大，给图像信息的后续处理造成极大压力的问题，对压缩感知理论(Compressed Sensing，CS)进行了研究。
压缩感知理论使采集很少一部分数据并且从这些少量数据中重构出更大量信息的想法变成可能，突破了奈奎-斯特采样定理的限制。
综述了CS理论及关键技术问题，并着重介绍了CS理论在成像系统、图像融合、图像目标识别与跟踪等方面的应用与发展状况。
文章指出CS理论开拓了信息处理的新思路，随着该理论的进一步完善，会有更广泛的应用领域。
关键词：压缩感知、采样定理、图像处理。
Abstract: Traditional Shannon sampling method leads to a large amount of image data，and massive data processing brings a great pressure to bear on the post-processing of image information．Compressed Sensing ( CS) theory which can overcome the problem mentioned above is researched in this paper．It can reconstruct a large amount data by sampling small quantity data，and breakthroughs the restriction of Shannon sampling theory．This paper reviews the theory and key technique of CS，and introduces the application and develop- ment of CS in imaging system，image fusion，target recognition and tracking．It points out that the CS theory is an effective data processing，and more extensive applications will be come true with the development of the theoryKey words: compressed sensing; sampling theorem; imagingsystem; image processing1 .引言随着信息社会的发展，在日常生活中会经常遇到获取、存储、处理以及传输海量信息的问题。
基于压缩感知算法的图像处理技术研究与应用
基于压缩感知算法的图像处理技术研究与应用近年来，随着科技的不断创新和发展，人们对图像处理技术的要求也越来越高。
其中，基于压缩感知算法的图像处理技术饱受关注，深受广大研究者和应用者的喜爱。
本文将围绕这一主题，对基于压缩感知算法的图像处理技术进行研究与探讨。
一、压缩感知算法概述压缩感知算法是一种运用于信号处理领域的新型算法，它通过测量信号的部分线性组合来压缩图像，并不断迭代，直至还原出尽可能准确的原始信号。
其主要核心思想是利用信号的冗余性和稀疏性，把信号在一组基函数下展开，然后通过着重保留重要的基元素，减少不必要的信息，从而提高信号的质量和效率。
二、基于压缩感知算法的图像处理技术研究基于压缩感知算法的图像处理技术主要包括以下两个方面：1. 图像压缩压缩感知算法在图像压缩方面具有广泛的应用，它可以同时实现图像压缩和去噪功能。
针对图像的特殊性质，压缩感知算法通过稀疏表示的方法，将图像在一组基函数下展开，然后保留重要的基元素，以达到压缩的目的。
与传统的压缩方法相比，基于压缩感知算法的图像压缩具有更高的压缩比率和更好的图像保真度。
2. 图像恢复图像恢复是图像处理中的关键问题之一，它涉及到信号重建和噪声抑制等多个方面。
基于压缩感知算法的图像恢复技术，可以有效地提高图像的质量和效率。
它通过测量信号的部分线性组合，然后利用压缩感知算法对信号进行编码和解码，最终得到尽可能准确的原始信号。
基于压缩感知算法的图像恢复技术，不仅可以提高图像质量，还可以实现图像去噪和恢复等多种功能。
三、基于压缩感知算法的图像处理技术应用基于压缩感知算法的图像处理技术已经广泛应用于多个领域，如媒体压缩、图像传输、视频监控等。
以下是基于压缩感知算法的图像处理技术在不同领域的具体应用：1. 媒体压缩在媒体压缩方面，基于压缩感知算法的图像处理技术可以实现高清视频压缩，同时保持视频的高清晰度和高帧率。
这对于在线视频播放和高清电视等方面具有重要意义。
基于压缩感知的图像去噪的综述
而 忙
得
ｙ ＠ ｘ ＝ ￣ｖ ｔ ＝ － Ｏ ｔ
（ ２ ． ２ ）
其 中 西为 测 量 矩 阵 ， 大 小 为 Ｍｘ Ｎ。 ＠ ＝ 、 Ｉ ， 为 Ｍｘ Ｎ 的矩 阵 ，叫作 投影 矩 阵，Ｙ被 叫做 ｔ 在投影矩阵下的测量值 ，大小为 Ｍｘ １ ， 则压缩 感知的测量过程 如图 ２所示 。 目前 ，如何 设计观 测矩 阵是 压缩 感知 理
是 保护边缘和细节信 息，输出一幅更适合于人 眼观 察或计算机能够进 一步研究的去噪图像 。 去 噪后的图像可信度更 高，图像更清晰，更适 合 人眼检测和计算机识 别，分析。 目前 图像去 噪技 术在 遥感图像 、自动识 别、医学 图像处理 、 计 算机视觉等更多领域发挥着重要作 用。 １ ． ２图像 去噪的研究现状
ｍａ ｇ ｅ＆Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｉ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ・ 图像与多媒体技术
基 于压 缩感知的图像去噪的综述
文／ 张丽娟 纪峰
压 缩感 知是 近 年来 新兴 的 一 门数 据 采样 技 术， 其主要 思 想 就 是 利用较 少 的 采样数 据 对信 号 进 行 重构 恢 复。压 缩感 知颠 覆 了传 统 的信 号 采样 方 法，它 采用 信 号 的稀 疏表 示 法 来保证 原 始信 号 的 主要 结 构，再 通 过 重构 算 法对 原 始信 号 进行 精 确 重构 。本文 将 对 图像 去 噪运 用 压缩 感知 理 论 ，利 用 压缩 感知 的优 点，对 含噪 图像 进 行稀 疏表 示，再 采用 不 同 的重 构 算法 对原 始 图像 进 行 恢复 ，从 而完 成 噪 声 的去 除 。
先 定 义 向量 ｘ＝ ｛ ｘ 。 ， Ｘ ２ ， …ｘ ）的 Ｐ 一 范数
压缩感知技术在图像处理中的应用
压缩感知技术在图像处理中的应用在当今数字图像处理领域中，压缩感知技术凭借其出色的性能和广泛的应用领域而备受关注。
压缩感知技术是一种基于信号的非传统采样和压缩方法，通过在压缩域中获取信息，实现对原始信号的重构和恢复。
在图像处理中，压缩感知技术不仅可以有效地降低存储和传输的成本，还可以提高图像的质量和保留细节。
首先，压缩感知技术在图像编码方面具有独特的优势。
传统的图像编码方法往往采用基于像素的采样和编码方式，这种方式需要使用较高的采样率和编码率来保证图像质量。
然而，对于大尺寸的图像或高分辨率的图像，这种方法的复杂度和计算量将会变得非常高。
压缩感知技术可以通过稀疏表示来降低数据冗余，从而在编码过程中减少信息的冗余度，提高编码效率。
因此，压缩感知技术可以在保证图像质量的同时实现更高的压缩比，节省存储空间和传输带宽。
其次，压缩感知技术在图像重构方面具有很大的应用潜力。
在传统的图像处理方法中，重构图像通常需要进行全局的像素恢复，这往往导致图像细节的模糊和失真。
而压缩感知技术将信号表示为一个稀疏向量，可以通过稀疏恢复算法重建原始信号。
这种基于信号稀疏表示的重构方法能够更好地保留图像的细节和纹理特征，提高图像的视觉质量。
同时，压缩感知技术还可以通过联合重构算法进行多层次的图像重构，进一步提高图像的质量。
此外，压缩感知技术还可以应用于图像处理中的目标检测和识别任务。
传统的图像处理方法往往需要进行全局的像素处理来识别目标物体，这个过程需要大量的计算和存储资源。
而压缩感知技术可以通过稀疏测量和重构算法，实现对目标物体的局部处理，从而提高目标检测和识别的速度和准确性。
例如，可以利用压缩感知技术提取图像的稀疏特征表示，然后使用机器学习算法进行目标的分类和识别。
需要注意的是，压缩感知技术在图像处理中的应用也面临一些挑战和限制。
首先，压缩感知技术对图像的稀疏表示依赖于信号的稀疏度，而实际图像往往是非稀疏的。
因此，在实际应用中，需要针对不同的图像类别和应用场景进行适当的稀疏表示方法选择和优化。
《基于压缩感知的NMR数据处理》
《基于压缩感知的NMR数据处理》一、引言核磁共振（NMR）技术作为一种强大的物理工具，在多个领域中都有着广泛的应用，包括化学、生物医学、材料科学等。
然而，随着NMR技术的发展，所处理的数据量日益增长，传统的数据处理方法面临着巨大的挑战。
为了解决这一问题，基于压缩感知（Compressed Sensing）理论的NMR数据处理方法受到了越来越多的关注。
本文旨在介绍基于压缩感知的NMR数据处理方法的原理、优势及具体应用。
二、压缩感知理论基础压缩感知（Compressed Sensing），又称为压缩采样或稀疏信号恢复，是一种在数据采样过程中就实现信号的稀疏性或者可压缩性来有效进行数据处理的算法。
它的核心思想在于信号的稀疏性和采样策略之间的有效利用。
若一个信号是稀疏的或者可以被压缩，那么我们可以在远低于传统采样定理所需的采样率下对信号进行采样，并利用信号的稀疏性进行精确的重构。
三、基于压缩感知的NMR数据处理在NMR数据处理中，由于所获取的数据量巨大，传统数据处理方法需要大量的时间和计算资源。
而基于压缩感知的NMR 数据处理方法可以在较低的采样率下对数据进行有效采样，并通过信号的稀疏性恢复出原始数据。
这不仅可以大大减少数据的存储和传输成本，还可以提高数据处理的效率。
四、基于压缩感知的NMR数据处理的优势1. 降低数据存储和传输成本：基于压缩感知的NMR数据处理方法在采样过程中就已经实现了数据的压缩，从而大大降低了数据的存储和传输成本。
2. 提高数据处理效率：通过降低采样率，可以在较短时间内获取到高质量的数据结果，提高数据处理效率。
3. 优化资源利用：压缩感知算法可以利用信号的稀疏性，有效地利用有限的计算资源，提高资源利用率。
五、基于压缩感知的NMR数据处理的具体应用1. 生物医学领域：在生物医学领域中，基于压缩感知的NMR数据处理方法可以用于医学影像重建、脑功能成像等方面。
通过降低采样率，减少扫描时间，提高图像质量，为医生提供更准确的诊断信息。
论文：数字图像压缩综述
论文：数字图像压缩综述摘要: 随着信息时代的不断发展，数字图像处理技术得到了广泛的应用，而作为数字图像处理技术的重要组成部分——数字图像压缩，也得到了迅猛的发展。
本文从数字图像压缩的概念、发展现状、图像压缩基本方法和图像压缩算法等方面进行了综述。
关键词:数字图像压缩概念；压缩方法；压缩算法0引言数字图像压缩的概念在当前这个信息化社会中，多媒体技术已被人们频繁使用，多媒体信息主要是由图像、文本和声音三大元素组成。
图像作为其主要元素之一，发挥着越来越重要的作用；而传输图像需要占用大量的数据空间，严重影响传输速率和实时处理量，因而我们要将图像进行压缩，来解决这一问题。
数字图像压缩是以尽可能少的比特数代表图像或图像中所包含的信息量的技术，图像通过压缩处理去掉其中的数据冗余、符号冗余、视觉冗余等各种冗余信息，提高传输速率，节省存储空间。
1发展现状目前数字图像压缩已取得了划时代的发展，在国际上形成了一系列国际标准，如jpeg标准。
此标准是负责开发静止图像压缩标准的“联合图片专家组”于1989年形成的基于自适应dct的jpeg技术规范的第一个草案，后经多次修改，最终在一年后形成国际标准。
随着多媒体应用的不断增长，为满足人们在图像压缩领域的迫切需要，于2000年联合图片专家组又研究出新一代静态图像压缩标准——jpeg2000。
系列的国际标准的提出标志着数字图像压缩技术已由学术研究转为产业化，逐步走向成熟。
它使通信、广播、计算机产业的界限变得模糊，促使现有信息产业的结构发生巨大改变，当前分形图像压缩和小波图像压缩是研究的新方向。
2图像压缩基本方法图像压缩有两种基本的压缩方法：一种是有损数据压缩；另一种是无损数据压缩。
有损数据压缩一般采用变换编码方法，例如，基于离散余弦变换（dct）的变换编码方法，如jpeg；还有基于小波变换的方法，例如jpeg2000、ezw、spiht等等。
jpeg是有损数据压缩。
通过dct变换后选择性丢掉人眼不敏感的信号分量，实现高压缩比率。
压缩感知及其图像处理应用研究
压缩感知及其图像处理应用研究摘要：本文首先详细介绍了压缩感知的相关理论，然后分析了压缩感知在图像处理中的应用，最后对压缩感知技术进行了展望。
关键词:压缩感知；图像处理引言：随着互联网的飞速发展，社交网站和电子商务越来越流行。
但是，将大量的图像数据直接存储在服务器上，不可避免地增加了服务器存储管理的负担，并且极大地浪费了存储资源，尤其是当一些很少使用的图像存储在服务器上时。
云存储备份数据的安全性也成为亟待解决的问题，因此，迫切需要图像压缩存储和加密的问题。
互联网的发展不仅便利了数字作品的存储和传输，也导致了复制和盗版的普遍存在，数字水印是解决数字作品版权保护的有效手段。
如何提高数字水印的透明度和鲁棒性是解决数字作品盗版问题的关键。
压缩感知是一种新的采样理论，它利用信号方差随机采样比Nyquist采样所需的小得多的数据，然后使用重构算法准确地重构原始信号[1]。
1.压缩感知理论1.信号稀疏化CS理论是利用自然信号的稀疏性质在给定变换基础上，通过压缩测量矩阵，最后通过算法求解待定方程得到测量值的过程。
CS理论的主要任务是稀疏表示信号。
对于大多数自然信号，合适的稀疏字典可以促进系数的表示更加稀疏，达到减少测量次数的最终目的，同时保证CS信号的正确重构。
那么如何设计一个好的稀疏字典是关键。
稀疏字典大致分为三类：正交基字典，每个都是正交向量，例如小波变换基；紧凑框架字典，使用Ridgelet、Curvelet、Bandlet 和Contourlet 来表示信号；过完备字典，其中有更多使用冗余原子库的分散信号。
当字典中任意N个原子是线性独立的，可以表示任意N维信号时，当然字典中的原子个数大于N，则称其为过完备字典。
我们可以通过人工构建或通过训练学习来获得过完备字典。
1.1.信号压缩测量在测量CS信号的过程中，可以看出测量矩阵在压缩采样过程中起着关键作用，是CS理论的重要组成部分。
当前的测量安排分为两类：一种是任意测量阵列，另一种是确定性测量阵列。
压缩感知算法在数字图像处理中的研究与应用
压缩感知算法在数字图像处理中的研究与应用作者：邱中杰杜宏博王雯马洪李重华来源：《无线互联科技》2014年第09期摘要：随着压缩感知理论研究工作的深入，压缩感知在信号和图像处理领域已引起众多研究者的关注。
理论已经证明自然图像本身具有稀疏的表示特性，符合人类所接触的很多信号和图像的处理。
近年来，压缩感知理论已被大量应用到信号和图像处理的各个领域[1]。
如何构造一个适合不同模态图像的变换字典，并设计相应的快速而有效的稀疏分解算法是本项目中稀疏分解矩阵建立研究的重要内容；提出快速、准确、鲁棒性好的CS重建算法也是本项目研究的主要内容之一。
关键词：压缩感知；稀疏表示；变化字典；鲁棒性1 引言目前，图像压缩技术可主要分为两大类，即有损压缩和无损压缩。
无损压缩虽然严格地保证了图像质量，但是压缩率较低，仅为2～3倍，无法达到实时传输和节省存储空间的要求。
为了提高压缩率，人们开始尝试有损压缩算法，主要包括区域压缩算法[2]、JPEG压缩算法[3]、基于小波变换的压缩算法[4]、面向对象的区域运动补偿算法[5]等。
这些算法虽然在很大程度上压缩了图像的冗余信息，但是其压缩处理方法均基于以下几个步骤进行：即首先对可压缩信号进行高速采样、然后对采样数据进行压缩，最后把压缩过的信号进行解压缩以便恢复原始信号。
众所周知，传统信号采样的准则是Nyquist采样定理，因此，在影像设备将模拟信号转成数字图像的过程中经常需要较高的采样率，而为了便于传输，又要对获得的大量信息进行数据压缩，只保留一部分必要信息。
这在很大程度上浪费掉了采集、存储和计算资源。
2 压缩感知的研究背景与理论简介压缩感知（compressive sensing，CS）技术自2006年诞生以来，就以其在图像压缩和传输领域中表现出来的独特优势，迅速引起国内外学者的高度重视，被美国科技评论评为2007年度十大科技进展。
CS的核心思想是将信号采样与压缩融合在一起，即在采样的同时实现信号的压缩，以尽量地降低信号的冗余信息。
图像压缩算法的分析与研究本科毕业设计论文
图像压缩算法的分析与研究本科毕业设计论文河南理工大学本科毕业设计图像压缩算法的分析与研究摘? 要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, 因此图像压缩技术受到了越来越多的关注。
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, 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。
本文主要介绍数字图像处理的发展概况,图像压缩处理的原理和特点,对多种压缩编码方法进行描述和比较,详细讨论了Huffman编码的图像压缩处理的原理和应用。
关键词:图像处理,图像压缩,压缩算法,图像编码,霍夫曼编码AbstractWith the developing of multimedia technology and communication technology, multimedia entertainment, information, information highway have kept on data storage and transmission put forward higher requirements, but also to the limited bandwidth available to a severe test, especially with large data amount of digital image communication, more difficult to transport and storage, greatly restricted the development of image communication, image compression techniques are therefore more and more attention. The purpose of image compression is to exhaust the original image less the larger the bytes and transmission, and requires better quality of reconstructed images. Use of image compression, image storageand transmission can reduce the burden of making the network fast image transfer and real-time processing.This paper mainly introduces the development situation of the digital image processing, the principle and feature of image compression processing , and the variety of compression coding method was described and compared, detailedly discussed the principle and application of compression processing based on HuffmanKeywords: Image Processing,Image Compression,Compression algorithm,Image Coding,Huf.fman目录1.数字图像处理概述 51.1数字图像处理发展概况51.2数字图像处理主要研究的内容 61.3数字图像处理的基本特点72.图像压缩82.1图像压缩技术概述 82.2图像数据压缩原理 82.3.图像压缩编码 92.3.1霍夫曼编码92.3.2行程编码112.3.3算术编码112.3.4预测编码112.3.5变换编码122.3.6其他编码123 哈夫曼编码的图像压缩143.1 需求分析143.2 设计流程图143.3 哈弗曼树的构造153.4 图像压缩的具体实现 163.4.1 Huffman压缩类的接口与应用163.4.2 压缩类的实现204 运行结果显示及其分析284.1 结果显示: 284.2 结果分析: 30总结31参考文献32致谢341.数字图像处理概述1.1数字图像处理发展概况数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
图像压缩 毕业论文
图像压缩毕业论文图像压缩毕业论文引言：图像压缩是一项重要的技术，它在数字图像处理中起着至关重要的作用。
随着互联网的普及和数字图像的广泛应用，图像压缩成为了必不可少的环节。
本篇论文将探讨图像压缩的原理、方法以及应用，并对图像压缩技术的未来发展进行展望。
一、图像压缩的原理图像压缩的原理是通过减少图像数据的冗余性来实现的。
图像数据中存在着很多冗余信息，如空间冗余、频域冗余和视觉冗余等。
通过对这些冗余信息的处理，可以实现对图像的压缩。
1. 空间冗余在图像中，相邻像素之间往往存在着很强的相关性。
通过利用这种相关性，可以采用像素间差值编码、预测编码等方法来减少冗余信息，从而实现对图像的压缩。
2. 频域冗余图像在频域上存在着一定的冗余性。
通过对图像进行傅里叶变换，可以将其转换到频域中，然后利用频域的特性对图像进行压缩。
常用的方法有离散余弦变换（DCT）和小波变换等。
3. 视觉冗余人眼对图像的感知是有限的，对于一些细节信息的损失往往并不敏感。
通过利用人眼对图像的感知特性，可以对图像进行适当的压缩，从而减少冗余信息。
二、图像压缩的方法图像压缩的方法主要分为有损压缩和无损压缩两种。
1. 有损压缩有损压缩是指在压缩过程中对图像进行一定程度的信息丢失。
这种方法可以在一定程度上减小图像的数据量，从而实现对图像的高效压缩。
常用的有损压缩方法有JPEG、MPEG等。
2. 无损压缩无损压缩是指在压缩过程中不对图像的信息进行任何丢失。
这种方法可以保持图像的完整性，但相应地，压缩率较低。
常用的无损压缩方法有GIF、PNG等。
三、图像压缩的应用图像压缩技术广泛应用于各个领域，如图像传输、存储和显示等。
1. 图像传输在网络传输中，图像压缩可以减小图像的数据量，从而提高传输效率。
特别是在移动通信领域，图像压缩技术可以减少数据流量，提高用户体验。
2. 图像存储随着数码相机的普及，人们对图像存储的需求也越来越大。
图像压缩技术可以将大容量的图像数据压缩成较小的文件，从而节省存储空间。
压缩感知图像处理技术
压缩感知图像处理技术随着科技的发展，图像处理技术也在不断地创新和改进。
其中，压缩感知图像处理技术是一项非常有前景的技术。
它可以在保证图像质量的同时，减少图像处理的时间和成本，广泛应用于数字图像处理、图像压缩、视频压缩等领域。
一、压缩感知图像处理技术的概念压缩感知图像处理技术（Compressed Sensing）是指一种新型的信号采样与处理方法，它是一种以少量采样数据重建高维信号的理论和算法。
在传统的数字信号采样中，要求采样的样本数必须大于等于信号的维数，才能准确地采样信号。
而在压缩感知图像处理技术中，只需要采集不多于信号的运动维数次数的采样数据，就可以重构出完整的信号。
二、压缩感知图像处理技术的原理压缩感知图像处理技术的原理是在稀疏性假设的基础上，利用随机矩阵将高维信号随机映射到低维空间，并利用少量的观测信号（线性变换后）进行重建。
在信号的稀疏表示下，通过对信号的采样和重建可以达到信号的压缩和恢复的效果。
三、压缩感知图像处理技术的优势相比传统的信号采样方法，压缩感知图像处理技术具有以下优势：1、减少数据的采集和存储量。
由于相比传统信号采集方法，压缩感知图像处理技术可以仅采集一部分信号，就能获得完整的信号信息，从而减少了数据的采集和存储量。
2、提高图像处理的速度。
由于采集和存储的数据量减少了，同时又可以恢复出完整的图像信号，因此可以大大提高图像处理的速度。
3、已经广泛应用。
压缩感知图像处理技术已经被广泛应用于图像压缩、视频转码、稀疏信号重构等领域，取得了很好的效果。
四、压缩感知图像处理技术的应用随着压缩感知图像处理技术的成熟和应用，它已经被广泛应用在各个领域：1、图像处理。
利用压缩感知图像处理技术对图像信号进行压缩和重构。
2、视频转码。
将高清视频等复杂的数据进行压缩和转码。
3、稀疏信号重构。
通过少量样本进行大规模稀疏信号重构。
四、压缩感知图像处理技术存在的问题压缩感知图像处理技术虽然有很多优势，但同时存在以下问题：1、复杂的计算量。
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《数字图像处理》课程论文压缩感知技术综述学院(系)：专业：班级：学生姓名：学号：教师：2016年5月1日压缩感知技术综述摘要：信号采样是模拟的物理世界通向数字的信息世界之必备手段。
多年来，指导信号采样的理论基础一直是著名的Nyquist采样定理，但其产生的大量数据造成了存储空间的浪费。
压缩感知（Compressed Sensing）提出一种新的采样理论，它能够以远低于Nyquist采样速率采样信号。
本文详述了压缩感知的基本理论，着重介绍了信号稀疏变换、观测矩阵设计和重构算法三个方面的最新进展，并介绍了压缩感知的应用及基于压缩感知SAR成像的仿真。
关键词：压缩感知；稀疏表示；观测矩阵；SAR成像Summary of compressed sensing technology Abstract: Signal sampling is a necessary means of information world physical world to the digital simulation. Over the years, the base theory of signal sampling is the famous Nyquist sampling theorem, but a large amount of data generated by the waste of storage space. Compressed sensing and put forward a new kind of sampling theory, it can be much less than the Nyquist sampling signal sampling rate. This paper introduces the basic theory of compressed sensing, emphatically introduces the new progress in three aspects of signal sparse representation, design of measurement matrix and reconstruction algorithm, and introduces the application of compressed sensing and Simulation of SAR imaging based on Compressive Sensing Keywords:Compressed sensing; Sparse representation; The observation matrix; SAR imaging0 引言Nyquist采样定理指出，采样速率达到信号带宽的两倍以上时，才能由采样信号精确重建原始信号。
可见，带宽是Nyquist采样定理对采样的本质要求。
然而随着人们对信息需求量的增加，携带信息的信号带宽越来越宽，以此为基础的信号处理框架要求的采样速率和处理速度也越来越高。
解决这些压力常见的方案是信号压缩。
但是，信号压缩实际上是一种资源浪费，因为大量的不重要的或者只是冗余信息在压缩过程中被丢弃。
从这个意义而言，我们得到以下结论：带宽不能本质地表达信号的信息，基于信号带宽的Nyquist采样机制是冗余的或者说是非信息的。
于是很自然地引出一个问题：能否利用其它变换空间描述信号，建立新的信号描述和处理的理论框架，使得在保证信息不损失的情况下，用远低于Nyquist 采样定理要求的速率采样信号，同时又可以完全恢复信号。
与信号带宽相比，稀疏性能够直观地而且相对本质地表达信号的信息。
事实上，稀疏性在现代信号处理领域起着至关重要的作用。
近年来基于信号稀疏性提出一种称为压缩感知或压缩采样的新兴采样理论，成功实现了信号的同时采样与压缩。
压缩感知(压缩传感，Compressive Sensing)理论是近年来信号处理领域诞生的一种新的信号处理理论，由D. Donoho(美国科学院院士)、E.Candes(Ridgelet, Curvelet创始人)及华裔科学家T.Tao(2006年菲尔兹奖获得者)等人提出，自诞生之日起便极大地吸引了相关研究人员的关注Decode[1]。
简单地说，压缩感知理论指出：只要信号是可压缩的或在某个变换域是稀疏的，那么就可以用一个与变换基不相关的观测矩阵将变换所得高维信号投影到一个低维空间上，然后通过求解一个优化问题就可以从这些少量的投影中以高概率重构出原信号，可以证明这样的投影包含了重构信号的足够信息[2]。
在该理论框架下，采样速率不再取决于信号的带宽，而在很大程度上取决于两个基本准则：稀疏性和非相干性，或者稀疏性和等距约束性[3]。
事实上，压缩感知理论的某些抽象结论源于Kashin创立的范函分析和逼近论[4]，最近由Candes，Romberg[5],Tao 和Donoho等人构造了具体的算法并且通过研究表明了这一理论的巨大应用前景。
目前国内已经有科研单位的学者对其展开研究。
如西安电子科技大学课题组基于该理论提出采用超低速率采样检测超宽带回波信号。
显然，在压缩感知理论中，图像/信号的采样和压缩同时以低速率进行，使传感器的采样和计算成本大大降低，而信号的恢复过程是一个优化计算的过程。
因此，该理论指出了将模拟信号直接采样压缩为数字形式的有效途径。
从理论上讲任何信号都具有可压缩性，只要能找到其相应的稀疏表示空间，就可以有效地进行压缩采样[6]。
当前，压缩感知理论主要涉及三个核心问题[7]：(1) 具有稀疏表示能力的过完备字典设计；(2) 满足非相干性或等距约束性准则的测量矩阵设计；(3) 快速鲁棒的信号重建算法设计。
压缩感知理论必将给信号采样方法带来一次新的革命。
这一理论的引人之处还在于它对应用科学的许多领域具有重要的影响，如统计学、信息论、编码等。
目前，学者们已经在模拟-信息采样、合成孔径雷达成像、遥感成像、核磁共振成像、深空探测成像、无线传感器网络、信源编码、人脸识别、语音识别、探地雷达成像等诸多领域对压缩感知展开了广泛的应用研究[8]。
本文围绕稀疏字典设计、测量矩阵设计、重建算法设计三个核心问题，综述了压缩感知理论以及与之相关的信号稀疏变换、观测矩阵设计、重构算法等一系列最新理论成果和应用研究[9]，描述了国内外的研究进展。
1 压缩感知技术理论框架传统的信号采集、编解码过程如图l所示：编码端先对信号进行采样，再对所有采样值进行变换，并将其中重要系数的幅度和位置进行编码，最后将编码值进行存储或传输：信号的解码过程仅仅是编码的逆过程，接收的信号经解压缩、反变换后得到恢复信号。
采用这种传统的编解码方法，由于信号的采样速率不得低于信号带宽的2倍，使得硬件系统面临着很大的采样速率的压力[10]。
此外在压缩编码过程中，大量变换计算得到的小系数被丢弃，造成了数据计算和内存资源的浪费。
压缩感知理论对信号的采样、压缩编码发生在同一个步骤，利用信号的稀疏性，以远低于Nyquist采样率的速率对信号进行非自适应的测量编码[11]。
测量值并非信号本身，而是从高维到低维的投影值，从数学角度看，每个测量值是传统理论下的每个样本信号的组合函数，即一个测量值已经包含了所有样本信号的少量信息。
解码过程不是编码的简单逆过程，而是在盲源分离中的求逆思想下。
利用信号稀疏分解中已有的重构方法在概率意义上实现信号的精确重构或者一定误差下的近似重构[12]。
解码所需测量值的数目远小于传统理论下的样本数。
图1 传统编解码理论的框图图2 压缩感知技术的编解码框图2 压缩感知技术的基本理论及方法假设有一信号)(N R f f ∈，长度为N ，基向量为),...,2,1(N i i =ψ，对信号进行变换：αψψ==∑=f a f i Ni i 或1显然f 是信号在时域的表示，α是信号在ψ域的表示。
信号是否具有稀疏性或者近似稀疏性是运用压缩感知技术的关键问题，若(1)式中的α只有K 个是非零值)(K N >>者仅经排序后按指数级衰减并趋近于零，可认为信号是稀疏的。
信号的可稀疏表示是压缩感知的先验条件。
在已知信号是可压缩的前提下，压缩感知过程可分为两步[13]：(1)设计一个与变换基不相关的)(N M N M <<⨯维测量矩阵对信号进行观测，得到M 维的测量向量。
(2)由M 维的测量向量重构信号。
2.1 信号的稀疏表示文献[3]给出稀疏的数学定义：信号X 在正交基ψ下的变换系数向量为X T ψ=Θ，假如对于20<<p 和0>R ，这些系数满足：R p p i i p ≤≡Θ∑/1)||(||||θ 则说明系数向量Θ在某种意义下是稀疏的．文献[1]给出另一种定义：如果变换系数>ψ=<i i X ,θ的支撑域}0;{≠i i θ的势小于等于K ，则可以说信号X 是K 项稀疏。
如何找到信号最佳的稀疏域?这是压缩感知技术应用的基础和前提，只有选择合适的基表示信号才能保证信号的稀疏度，从而保证信号的恢复精度。
在研究信号的稀疏表示时，可以通过变换系数衰减速度来衡量变换基的稀疏表示能力。
Candes 和Tao 研究表明，满足具有幂次(power-law)速度衰减的信号，可利用压缩感知理论得到恢复[14]。
最近几年，对稀疏表示研究的另一个热点是信号在冗余字典下的稀疏分解．这是一种全新的信号表示理论：用超完备的冗余函数库取代基函数，称之为冗余字典，字典中的元素被称为原子[15]。
字典的选择应尽可能好地符合被逼近信号的结构，其构成可以没有任何限制。
从冗余字典中找到具有最佳线性组合的K 项原子来表示一个信号，称作信号的稀疏逼近或高度非线性逼近。
目前信号在冗余字典下的稀疏表示的研究集中在两个方面：(1)如何构造一个适合某一类信号的冗余字典；(2)如何设计快速有效的稀疏分解算法。
这两个问题也一直是该领域研究的热点，学者们对此已做了一些探索，其中以非相干字典为基础的一系列理论证明得到了进一步改进。
西安电子科技大学的石光明教授也对稀疏表示问题进行了认真研究，并基于多组正交基级联而成的冗余字典提出一种新的稀疏分解方法。
2.2 信号的观测矩阵用一个与变换矩阵不相关的)(N M N M <<⨯测量矩阵φ对信号进行线性投影，得到线性测量值y ：f y φ=测量值y 是一个M 维向量，这样使测量对象从N 维降为M 维。
观测过程是非自适应的即测量矩阵少的选择不依赖于信号f 。
测量矩阵的设计要求信号从f 转换为y 的过程中，所测量到的K 个测量值不会破坏原始信号的信息，保证信号的精确重构。
由于信号f 是是可稀疏表示的，上式可以表示为下式：ααφΘ=ψΦ==f y其中Θ是一个N M ⨯矩阵。