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图像压缩算法与分析 图像压缩算法与分析 陈清早 ( 电信科学技术研究院 PT1400158) 摘 要：图像压缩编码技术就是对要处理的图像数据按一定的规则进行变换和组 , 从而达到 以尽可能少的数据流(代码)来表示尽可能多的数据信息。 由于图像数据量的庞大,在存储、传输、处理 时非常困难,因此图像数据的压缩就显得非常重要。图像压缩的算法很多，这里，我们主要介绍下DCT 算法和DWT算法。 关键字：图像压缩；DCT；DWT 达到压缩的目的。图像经DCT变换以后，DCT 1 图像处理概述 系数之间的相关性就会变小。而且大部分能量集 在数字图像的冗余包括空间冗余、结构冗余、 中在少数的系数上，因此，DCT变换在图像压缩 知识冗余和视觉冗余等。空间冗余是指规则物体 中非常有用，是有损图像压缩国际标准JPEG 的 和规则背景的表面物理特性都具有相关性，数字 核心。从原理上讲可以对整幅图像进行DCT变 化后表现为数字冗余。例如：某图片的画面中有 换，但由于图像各部位上细节的丰富程度不同， 一个规则物体,其表面颜色均匀,各部分的亮度、 这种整体处理的方式效果不好。为此，发送者首 饱和度相近,把该图片作数字化处理,生成位图后, 先将输入图像分解为8*8或16*16块，然后再对 很大数量的相邻像素的数据是完全一样或十分接 每个图像块进行二维DCT变换，接着再对DCT 近的,完全一样的数据当然可以压缩,而十分接近 系数进行量化、编码和传输；接收者通过对量化 的数据也可以压缩,因为恢复后人亦分辨不出它 的DCT系数进行解码，并对每个图像块进行的二 与原图有什么区别,这种压缩就是对空间冗余的 维DCT反变换。最后将操作完成后所有的块拼接 压缩。再比如视觉冗余，视觉系统对于图像场的 起来构成一幅单一的图像。对于一般的图像而言， 注意是非均匀和非线性的，视觉系统不是对图像 大多数DCT系数值都接近于0，所以去掉这些系 的任何变化都能感知，因此对图像进行压缩后人 数不会对重建图像的质量产生较大影响。因此， 眼也并不会非常敏锐地察觉画面内容有所删减。 利用DCT进行图像压缩确实可以节约大量的存 储空间。在实验中，先将输入的原始图像分为8*8 块，然后再对每个块进行二维DCT变换。 2 DCT压缩算法描述 1.2DCT编码 变在JPEG 图像压缩算法中，有一种是以离散余 DCT编码属于正交变换编码。这类算法通常 弦变换(DCT，DiscreteCosineTransform)为基础的 是将空间域上的图像经过正交变换映射到系数空 有损压缩算法，是本次作业仿真实现结果之一。 间，使变换后的系数直接相关性降低。图像变换 DCT变换利用傅立叶变换的性质。采用图像边界 本身并不能压缩数据，但变换后图像大部分能量 褶翻将像变换为偶函数形式，然后对图像进行二 集中到了少数几个变换系数上，再采用适当的量 维傅立叶变换，变换后仅包含余弦项，所以称之 化和熵编码便可以有效地压缩图像。 为离散余弦变换。