浅析数字图像预处理与压缩技术
来源:用户上传
作者: 李文彬
摘要：目前，数字图像压缩技术主要通过将图像信息处理成数字模式，然后在电脑上进行远程传输，最后在终端解压还原成原来的图像。这种方法不但能够快速处理图像信息，而且在远程传输中不会影响图像的质量。本文将重点介绍几种当前比较重要的处理方法，并对其特点进行一一说明。同时对、阐述图像压缩处理方法的现状，并合理展望未来发展状况。
关键词：图像压缩 预处理 发展历程
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0233-02
1、引言
现在的世界是信息化高速发展的世界，每天的信息都在进行日新月异的更新。随着计算机渐渐普及到平民百姓家，世界对于信息化发展的进程提出了更高的要求，不仅仅是电脑系统的操作快捷性，商务办公的时效性，数字图像压缩处理，还有数据远程传输功能等等。
2、关于数字图像预处理及其压缩技术发展过程
2.1 图像预处理技术
对于数字图像压缩功能，可能有些人会觉得陌生，因为很少接触到。但是远程传输大家一定不会觉得陌生，因为每天都会用到，而远程传输功能就时刻都在运用着数字图像处理的方法。数字图像预处理就是通过原本比较大的图像用比较简短的字节表示，同时经过传输过程之后，再进行复原，复原的图像要尽量和原本吻合，不会出现大面积的失真。利用数字图像处理，可以减少在传输过程中的存储空间，同时减轻传输的负担，让图像可以在网络世界里实现快速的传输。
对于图像来说，直接进行传输不仅会影响图像的效果，而且传输成本大，传输速度也很慢，影响工作效率。将图像进行压缩再进行传输，不仅提高传输效率，同时组成图像的各个像素之间，无论在垂直方向还是在横方向上都存在一定的相关性，利用编码提取这种相关性，可以轻松的达到压缩传输的目的。从另一方面看，描述图像信息的数据是由两部分组成，一部分是有效信息量，另一部分是无效的冗余量，如果可以取出冗余量，不仅可以节省传输时间，而且可以减少增加存储空间，并且不会损害图像信息源的有效信息量，而且不是所有的图像都要求绝对的高清晰，因此存在一定程度的失真也是可以接受的，这也是进行图像压缩处理的重要原因。
2.2 图像压缩技术的发展历程
图像压缩技术是从上个世纪四十年代后期兴起的，当时最先进的技术是电视信号数字化，这种技术从诞生到现在已经有六十多年的历史了，在这过程中，也出现了各种不同方式的图像压缩技术。在八十年代后期，达到了图像压缩技术发展的最高峰。在几年时间里，先后出现了视觉仿真理论的建立，人工神经网络理论，小波变化理论，正是由于这些理论的诞生，才奠定了图像压缩技术发展的基础。其中，小波图像压缩技术仍然是当今压缩技术研究的热点话题。
3、几种具有代表性的处理方法
3.1 图像的域块化预处理方法以及分类
图像域块化处理是进行图像压缩处理的基础。它的基本工作原理为：首先在电脑上将图像进行扫描处理，将图像分为若干个像素矩阵，再将这些矩阵平分为四个子方阵，这时检测四个子方阵的像素是否满足要求的误差值，即子方阵中最大的像素值与最小的像素值之差不大于给定的误差值。如果满足要求，那么就不再继续往下分，如果不满足，将四个子方阵继续分解，直到像素值满足小于给定值。这种方法称为四叉树分解法。是对图像进行预处理的基本方法。
经过将近半个世纪的探索，如今的图像压缩处理方法已经取得了飞速的发展。从出发点的差异将处理方法进行分类，可以分成信息度较高和信息度较低的两大类。其中一种即冗余度压缩法，其中包括游程数字编码，哈夫曼数字编码，香农数字编码，这种处理方法的特点是压缩比较低，在压缩过程中不会丢失任何的数据，在进行远程传输之后仍然可以将图像原原本本的恢复，可以实现编码和解码的有效互逆，所以这种方法又被成为可逆编码或者无损编码。当然这种方法也不是那么尽善尽美，这种方法的最大缺点就是传输效率慢，压缩时间长，如果需要快速传输图像，就尽量不要应用这种方法。与这种方法对应的叫做熵压缩法，这种方法的特点就是在压缩的过程当中会丢失一些人们不易察觉的图像信息，同时丢掉的图像信息不可恢复，也就是说压缩之后的图像与压缩之前的不能保证完全一致，所以又被称为有损压缩。但这种方法压缩速度快，对于急于要压缩的图像可以适当的选择这种方法。另一种分类方法就是以具体编码技术进行分门别类，根据这种分类方法，图像压缩技术可分为模型编码压缩，统计编码压缩，变换编码压缩，轮廓编码压缩和预测编码压缩等。这种分类在平时的工作中不经常用到，所以在此不做重点论述。
3.2 MPEG压缩方法
MPEG是对于运动图像的压缩，其全称为Moving Picture Experts GROUP,它起源于1988年，专门针对运动中的图像以及伴音编码的压缩。MPEG最初有三个压缩类型，分别为1.5MB/S,10MB/S,40MB/S,这种压缩方法追求比较高的压缩比，同时要消除图像序列的时间冗余度，还要满足于媒体等随机存取的要求。一般情况下，它采用内部编码，不会参照其他的图像，采用比较高级的图像质量和更高的传输率，改善了图像质量，这种压缩方法还可以用于广播，卫星电视，以及世界范围内直播等媒体形式，覆盖范围较广，可以适应不同需求的图像质量，同时还可以满足不同的存储容量以及带宽的要求。
3.3 JPEG标准
JPEG是在国际间衡量静态图像压缩标准的专门委员会，它的全称为Joint Photographic Experts Group,JPEG标准是从1986年开始正式制定，1988年决定采用以图像质量较高的ADCT方式为基本的计算方法，同时在1995年提出新的标准，要求图像压缩连续色调静止图像的数字压缩编码，这就是JPEG标准，这种标准能够在计算程度较为复杂的情况下，提供高质量的压缩质量与清晰度。
JPEG采用四种独特的编解码方式，首先是串行DCT方式，这种方式品质优良，在短短的几年内迅速得到使用者的认可并由此成为比较受欢迎的压缩方式，第二种是渐进浮现式DCT方式，这种方式由于无法满足人们对于多媒体图像的压缩，在持续几年内不能够有所改善，因此目前已经很少有人用到这种处理方式，剩下两种就是无失真方式和分层方式，这两种方式为图像处理提供了更高的压缩率能够适应目前使用者较高的需求，因此也同样收到欢迎。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-3305674.htm
