基于圖像壓縮與編碼技術(shù)的研究

方小艷+寧艷艷

摘要：隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)于物質(zhì)，在追求質(zhì)的同時(shí)對(duì)于物的“體”也朝著小的方向發(fā)展，基于此，圖像壓縮和編碼技術(shù)應(yīng)用而生，圖像壓縮，顧名思義，就是利用一定的技術(shù)，在保證圖像質(zhì)量的情況下，圖像所占的空間更少，將圖像利用圖像壓縮技術(shù)處理之后，不僅減輕了設(shè)備圖像儲(chǔ)存空間，之外，在利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)圖像進(jìn)行傳輸和處理時(shí)，更加快捷，方便。但是對(duì)于圖像壓縮技術(shù)和編碼技術(shù)，人們對(duì)其了解的還是少之又少，基于此，在本文，筆者對(duì)其以原理和我們?cè)谌粘３Ｓ玫膱D像壓縮和編碼技術(shù)方法進(jìn)行簡單的介紹。

關(guān)鍵詞：圖像壓縮；編碼技術(shù)；常用編碼方法；壓縮技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）01-0073-01

圖像壓縮和編碼技術(shù)可以說是多媒體計(jì)算機(jī)的附屬產(chǎn)品，當(dāng)前的多媒體以及信息高速公路提供的信息已無法滿足人們的需求，進(jìn)而對(duì)信息數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存空間和傳輸速度提出了更好的要求，但是這一高容量，高速傳播的要求和現(xiàn)階段我國有限寬帶發(fā)展形成一矛盾，這一矛盾體的存在也帶來一系列的惡性連鎖反應(yīng)，例如圖像的發(fā)展受到了極大的制約。

1 圖像壓縮編碼原理

對(duì)于圖像壓、縮編碼技術(shù)的工作原理，筆者為使原理更加通俗易懂，在本文，筆者以圖文結(jié)合的形式呈獻(xiàn)給讀者。如圖1所示。從圖1中我們不難發(fā)現(xiàn)，將圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮的第一步是利用不同的編碼器對(duì)不同的圖像進(jìn)行處理，處理完畢之后，在將圖像信號(hào)送入傳輸信道，之后就是接收端完成圖像壓縮的逆過程，逆過程的完成需要三種儀器的參與：信息保持編碼器、信息非保持編碼器以及PCM密碼器。在對(duì)圖像進(jìn)行壓縮編碼時(shí)，不能對(duì)圖像任意編碼，而是要根據(jù)圖像本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，之外，在對(duì)其進(jìn)行編碼時(shí)，還要考慮圖像的視覺效果等。

圖像在進(jìn)行處理的過程中，相鄰的兩個(gè)步驟之間必定存在一定的相關(guān)性，但是有的相關(guān)性是我們所需要的，有的相關(guān)性是我們不需要的，對(duì)于那些我們不要的相關(guān)性，不僅占用了大量的內(nèi)存，而且在圖像的傳送的過程還會(huì)影響傳送速度。為此工作人員可以利用一定技術(shù)將無用的相關(guān)性消除，消除相關(guān)性的過程就是數(shù)據(jù)壓縮的過程。

所謂的信息非保持編碼，就是經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮得出的圖像和壓縮之前所得到的圖像有一定的差異，但是其差異是人用肉眼觀察不到的，即不影響圖像的視覺效應(yīng)。所以，和利用信息保持編碼對(duì)圖像進(jìn)行處理相比，信息非保持編碼技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)壓縮的更為徹底，占用的內(nèi)存更少。

2 圖像壓縮編碼的分類

現(xiàn)階段，我國的圖像壓縮編碼技術(shù)發(fā)展相對(duì)較為成熟。針對(duì)于圖像的某一方面的處理采用的方法不同，例如在對(duì)的圖行清晰度進(jìn)行處理時(shí)，采用的方法有信息保持編碼、保真編碼以及特征提取等。再者，實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行分類也有很多種方法，其中主要方法有三種，一種是概率匹配編碼，一種是變換編碼，一種是識(shí)別編碼。對(duì)于不同性質(zhì)的圖像，可采用不同的方法，在對(duì)圖像進(jìn)行壓縮時(shí)，可以使用一種壓縮技術(shù)，也可同時(shí)使用多種壓縮技術(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行壓縮的目的是達(dá)到最佳壓縮編碼效果。

3 常用的圖像壓縮編碼方法

筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)并通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料認(rèn)為現(xiàn)階段我們常用的圖像壓縮編碼方法有霍夫曼（Huffman）編碼和預(yù)測(cè)變換編碼以及游程長度編碼等三種編碼方法，在本文，筆者Huffman和預(yù)測(cè)變換編碼這兩種技術(shù)進(jìn)行簡單的介紹。

3.1 霍夫曼（Huffman）編碼

對(duì)于這項(xiàng)編碼技術(shù)，其名稱起源于一位人名----霍夫曼。這種方法起源于上個(gè)世紀(jì)五十年代初，在本文所講述的三種方法中最為“古老”，其也是較為經(jīng)典的編碼技術(shù)。其原理也較為簡單：一些信源符號(hào)較大圖像在進(jìn)行處理之后轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小短的代碼，對(duì)于一些信號(hào)源符號(hào)較小的編號(hào)，采用較長的代碼，這種方法具有針對(duì)性，一般而言，主要應(yīng)用于靜止或活動(dòng)圖像編碼。

3.2 預(yù)測(cè)變換編碼

和霍夫曼編碼技術(shù)相比較，預(yù)測(cè)變換編碼技術(shù)在工作原理就相對(duì)復(fù)雜，它主要是利用圖像信號(hào)的空間和時(shí)間冗余這兩個(gè)特征。具體而言，例如對(duì)于像素這一塊而言，在看圖像像素時(shí)，不以當(dāng)前像素看圖片，而是以相鄰的像素看當(dāng)前的像素，當(dāng)相鄰像素作為參考像素時(shí)，兩者之間肯定存在誤差，在利用一定的技術(shù)對(duì)誤差進(jìn)行處理。預(yù)測(cè)算法進(jìn)行編碼也具有一定的針對(duì)性，且還要根據(jù)圖形的性質(zhì)選擇合適的預(yù)測(cè)器。

4 壓縮技術(shù)

壓縮技術(shù)主要包括 JPEG壓縮、小波變換圖像壓縮、分形圖像壓縮以及JEPG2000壓縮等。

JPEG壓縮技術(shù)是常用的壓縮技術(shù)之一，其具有很強(qiáng)的針對(duì)性，其主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)靜止圖像的壓縮。利用這種方法對(duì)計(jì)算機(jī)圖片進(jìn)行壓縮，不僅可以保證圖片質(zhì)量，還極大的節(jié)約了計(jì)算機(jī)的容量，例如，在沒有利用JPEG壓縮技術(shù)進(jìn)行壓縮之前，像素的容量是24bit，經(jīng)過JPEG壓縮技術(shù)處理之后，每個(gè)像素僅需1bit。這一技術(shù)有很大的優(yōu)點(diǎn)。例如圖像的質(zhì)量可以得到保障。但是也存在一定的缺陷，例如對(duì)壓縮比有較高的要求，達(dá)不到要求時(shí)，圖片質(zhì)量無法保障；而嚴(yán)重時(shí)在圖片又會(huì)產(chǎn)生方塊效應(yīng)。對(duì)于小波變換圖像壓縮，現(xiàn)階段，其技術(shù)已成為國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)。其原理的核心內(nèi)容是對(duì)圖形進(jìn)行多分辨率分級(jí)，其也是現(xiàn)階段壓縮技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

5 結(jié)語

在本文，筆者在對(duì)圖像壓縮編碼原理進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上分析了圖像壓縮編碼的分類，最后列舉了常用的圖像壓縮編碼方法和幾種壓縮技術(shù)，以上便構(gòu)成筆者在本文所闡述的觀點(diǎn)，以期為讀者，為相關(guān)工作者提供幫助。

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