淺析圖像壓縮技術

摘 要：本文主要介紹了圖像壓縮技術，以圖像壓縮技術減少圖像文件冗余數據的原理入手，詳細闡述了當前比較常見的JPEG壓縮技術、小波變換壓縮技術以及分形圖像壓縮技術，從而完成數字圖像壓縮，提高網絡傳輸和圖像存儲的效率。

關鍵詞：圖像壓縮技術；數據冗余；JPEG壓縮；小波變換壓縮；分形圖像壓縮

中圖分類號：TN919.81 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 06-0000-01

一、概述

隨著科學技術水平的不斷提高以及網絡通信技術的不斷發展，互聯網絡在生活生產的各個領域中得到不斷應用，使得人們通過互聯網進行數據信息傳輸成為可能。圖像文件是人們日常生活生產中經常用的傳輸媒體，以其自身數據量大、信息全的特點，極大地方便了人們之間的溝通和交流，同時也為互聯網絡的圖像資料的傳輸和存儲帶來了挑戰。尤其是當前互聯網絡的極具發展，各種數碼產品、可視電話、視頻會議、視頻監視系統得到廣泛的應用，大量的圖像資料充斥在互聯網絡中，如果人們直接對原文件進行傳輸和存儲，將會占用大量的網絡資源，極大地降低了互聯網在數據傳輸和存儲方面的效率和利用率，所以需要相關的技術對圖像數據進行處理，使圖像數據在互聯網絡中能夠快速傳輸和實時處理，進而減少網絡資源占有率，提升互聯網絡對圖像數據的處理效率。

二、圖像壓縮的基本原理

圖像壓縮是應用在數字圖像傳輸和存儲過程中減少數字圖像表示時的數據量的圖像處理技術，從而減少數字圖像中的冗余信息，使得數字圖像的存儲以及傳輸更加高效。數字圖像壓縮技術在互聯網絡的數據傳輸過程中的應用，主要是在發送端或者存儲端將待發送的數字圖像文件利用圖像壓縮技術進行數字圖像處理，從而減少被傳輸圖像文件的數據量，當互聯網絡的接收端接收到壓縮后的數據或者讀取存儲的壓縮處理的圖像數據后，經過與圖像壓縮技術相反的圖像恢復等技術，利用現有的 數據和相關的算法將圖像文件維護到壓縮前的狀態，從而實現大數據量的圖像文件的壓縮傳輸和存儲，節約互聯網絡資源。

在我們日常的數字圖像數據中，存在大量的冗余數據，例如由于文件中由于相鄰的像素之間存在相關性和相似性而引起的圖像文件的空間冗余，圖像數據序列中不同幀之間相同位置上的相關性和相似性而引起的圖像文件的時間冗余，以及圖像文件的彩色平面或者頻譜帶的相關性而引起的圖像文件的頻譜冗余等，這些冗余數據對于圖像數據的傳輸或者存儲來說，是非必須的，可以通過相關的圖像處理技術，利用一個圖像數據值即可恢復相鄰區域的數據值。所以數字圖像壓縮技術主要是針對圖像文件內的冗余數據進行相應的處理和刪除，從而減少圖像文件傳輸和存儲時的數量比特數，提高數據傳輸和存儲效率。

三、圖像壓縮技術

圖像壓縮技術根據后期的圖像恢復程度可以分為有損數據壓縮算法和無損數據壓縮算法，可以根據不同的圖像處理需求來選擇不同的圖像壓縮算法來完成數字圖像的壓縮處理。當前，常見的圖像壓縮技術包括JPEG壓縮技術、小波變換圖像壓縮技術、分形圖像壓縮技術。

（一）JPEG壓縮。JPEG圖像壓縮主要是針對靜止圖像進行壓縮處理的標準，是基于自適應的DCT（二維離散余弦變換）算法的壓縮技術。對于靜止圖像，JPEG首先將圖像分割成互不重疊的圖像塊，然后對每個數據塊進行DCT（二維離散余弦變換），然后根據量化表對變換后的數據進行量化處理，去除高頻部分的系數，并按照Zigzag掃描重新組織離散的低頻系數，并以哈夫曼編碼的形式對其進行編碼。當前，JPEG壓縮技術已經成為了國際標準，對于中高端的比特率具有良好的圖像質量，但是由于該技術對圖像進行分開處理，所以在高壓縮比時會產生一定的方塊效應，而且由于系數量化會對圖像數據造成一定的損失。

（二）小波變換壓縮。小波變換壓縮技術主要是根據Mallat塔式快速小波變換的算法，對原始圖像進行多級小波分解，并對每層的小波系數進行量化，對量化后的系數進行編碼處理。小波變換壓縮技術常用的小波圖像編碼有EZW、SPIHT和EBCOT。其中EZW是嵌入式小波零樹圖像編碼，通過引入“零樹”的概念，定義POS、NEG、IZ、ZTR四個符號，有效地提出了高頻系數的編碼。SPIHT是分層樹中分配樣本圖像編碼，它是利用空間樹的分層方法，通過構造兩個不同的空間零樹來減少編碼符號集的數量，從而有效地處理了小波系數的幅值衰減問題，降低小波編碼算法復雜程度。EBCOT是可擴展的圖像壓縮編碼，利用優化的分層截斷算法對小波分解的每個子帶進行編碼處理，從而產生壓縮碼流，

（三）分形圖像壓縮。分形圖像壓縮是基于自相似的特點，通過迭代函數系統來實現圖像的壓縮處理。分形圖像壓縮技術首先將原始圖像分割成多個子圖像，然后對每個子圖像匹配一個迭代函數，并以迭代函數來存儲相應的子圖像。同樣的，在圖像恢復時，只需要調用相應的迭代函數進行迭代即可恢復圖像的原始數據。

分形圖像壓縮技術的主要方法有尺碼編碼方法，迭代函數系統方法等，其中尺碼編碼方法主要是以分形幾何中小尺度度量不規則曲線的長度的方法為基礎，將不同尺度的編碼方法引入到分形圖像中，而迭代函數系統的方法是尋找原始圖像中的整體與局部相關的映射關系表達式，通過仿射變換來獲取原始圖像的仿射系數，來達到壓縮的目的，其中仿射變換的表達式的尋找是該方法的難點，表達式越簡單，圖像壓縮比就越高。

四、結束語

圖像壓縮技術是對圖像進行處理，來減少圖像數據在傳輸和存儲過程中的文件標示的數據量的一門技術，隨著互聯網的不斷發展以及各種數碼網絡終端的不斷應用，相信數字圖像壓縮技術會在生活中應用越來越廣泛，所以需要我們不斷努力，研究出壓縮比更高的圖像壓縮技術，從而提高網絡傳輸和存儲效率。

參考文獻：

[1]劉寧，姜學軍.基于小波變換的圖像壓縮并行算法研究[J].科技信息，2010（32）.

[2]周凱杰，曹培培.基于小波變換的圖像壓縮技術[J].科技信息，2013（26）.

[3]陳婷，郭金翠.圖像壓縮技術研究[J].科協論壇（下半月），2009（12）.

[4]王正言，楊衛，邵星靈，劉俊，翟宏強.基于DM642的圖像壓縮系統設計[J].核電子學與探測技術，2011（04）.

[5]柏春嵐.基于MATLAB圖像壓縮的研究[J].測繪，2012（06）.