图像压缩编码程序设计.doc

PAGE PAGE 30 ******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年秋季学期 图像处理 综合训练 题 目： 图像压缩编码程序设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩： 目 录 TOC \o 1-2 \u 摘 要 PAGEREF _Toc218845432 \h 1 一、前言 PAGEREF _Toc218845433 \h 2 二、算法分析与描述 PAGEREF _Toc218845434 \h 3 三、详细设计过程 7 四、调试过程中出现的问题及相应解决办法 11 五、程序运行截图及其说明 14 六、简单操作手册 20 设计总结 23 参考资料 PAGEREF _Toc218845440 \h 24 致谢 PAGEREF _Toc218845441 \h 25 附录 26 摘 要 这次综合训练要实现图象的压缩编码处理，图像压缩编码的核心是，通过改变图像的描述方式，将数据中的冗余去除，由此达到压缩数据量的目的。 本次训练中用到的压缩编码方法主要有：霍夫曼（Huffman）编码、行程编码（RLE）、DCT变换编码、小波变换编码。通过实现不同的压缩编码，得到对图象数据量不同程度的压缩，借以了解各种压缩编码方法的特点。 【关键字】 数字图象处理；图像压缩编码；无损压缩；变换压缩 一、前言 图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类社会生活范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。 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。 数字图像处理可以理解为两个方面的操作：从图像到图像的处理、从图像到非图像的一种表示。 数字图像处理的主要研究内容，根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面。 其中图像压缩编码的目的是简化图像的表示方式，压缩表示图像的数据，以便于存储和传输。图像压缩编码主要是对图像数据进行压缩。因为图像信息具有较强的相关特性，因此通过改变图像数据的表示方法，可对图像的数据冗余进行压缩。另外，利用人类的视觉特性，可对图像的视觉冗余进行压缩。由此来达到减小描述图像的数据的目的。 二、算法分析与描述 数据压缩的理论基础是信息论。从信息论的角度看，压缩就是去除信息中的冗余，减少承载信息的数据量，用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述。下面将行程（RLE）编码、霍夫曼（Huffman）编码、DCT变换编码、小波变换编码简单介绍如下。 2.1 行程（RLE）编码 行程（RLE）编码方法，也称作行程长度编码或游程编码，是建立在图像统计特性的基础上的，是一种无失真的压缩编码方法。在多媒体静止图像数据压缩国际标准JPEG的算法中就采用了这种编码方法。黑（白）像素点连续出现的点数称为行程长度，简称长度。 举一个简单的例子，为了描述清楚起见，在这里用汉字“黑”代表灰度1，用汉字“白”代表灰度0。如果图像中的某个局部的黑白分布为： “黑黑黑黑 白白白 黑黑黑黑黑黑 白白白白白白白” 如果对这二值图像采用一位二进制数来表示，则上面的这段信息所占的数据量 为（bits）。同样对这段信息，如果对这段黑白分布进行统计，则有“4黑3白6黑7白”，我们只需要将前面的计数值进行排列，就可以构成一个码流：4,3,6,7，当然，这里默认起始为黑，如果默认起始位白，则码流为：0,4,3,6,7。因为这里的最大计数值为7，所以每个值可以用三位二进制数来表示，则按照这种编码方式所需要的数据量为（bits），是原始数据量的75%。 对于黑、白二值图像，由于图像自身的相关性，每一行的扫描总是由若干段连续出现的黑像素点和连续出现的白像素点构成。黑像素点和白像素点总是在交替发生的，而交替发生变化的频率与图像的复杂度有关。现在我们把灰度1（黑）和1的行程长度，以及0（白）和0的行程长度组合，构成编码输入码元进行编码，就是行程编码的核心设计思想。 2.2 霍夫曼（Huffman）编码 霍夫曼编码采用非定长编码方式，即每个码字的长度是不同的，这样可以提高编码的效率。 在变长编码中，输出的码字的字长是不相等的。其基本原理