数字压缩与解压缩技术论文

随着多媒体和通信技术的快速发展，多媒体信息的传输对数据的存储和传输提出了更高的要求，也给现有的有限带宽以严峻的考验，特别是具有庞大数据量的数字图像通信，更难以传输和存储，极大地制约了图像通信的发展，因此数字图像压缩技术受到了越来越多的关注。图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输，并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩，可以减轻图像存储和传输的负担，使图像在网络上实现快速传输和实时处理。目前主流的图像压缩主要有几下几种。

1 JPEG压缩原理

JPEG算法中首先对图像进行分块处理，一般分成互不重叠的大小的块，再对每一块进行二维离散余弦变换（DCT）。变换后的系数基本不相关，且系数矩阵的能量集中在低频区，根据量化表进行量化，量化的结果保留了低频部分的系数，去掉了高频部分的系数。量化后的系数按zigzag扫描重新组织，然后进行哈夫曼编码。

2 JEPG2000压缩

编码过程主要分为以下几个过程：预处理、核心处理和位流组织。预处理部分包括对图像分片、直流电平（DC）位移和分量变换。核心处理部分由离散小波变换、量化和熵编码组成。位流组织部分则包括区域划分、码块、层和包的组织。JPEG2000格式的图像压缩比，可在现在的JPEG基础上再提高10%~30%，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。对于目前的JPEG标准，在同一个压缩码流中不能同时提供有损和无损压缩，而在JPEG2000系统中，通过选择参数，能够对图像进行有损和无损压缩。

3 小波变换图像压缩

小波变换用于图像编码的基本思想就是把图像根据Mallat塔式快速小波变换算法进行多分辨率分解。其具体过程为：首先对图像进行多级小波分解，然后对每层的小波系数进行量化，再对量化后的系数进行编码。

4 分形图像压缩

分形压缩主要利用自相似的特点，通过迭代函数系统实现。分形图像压缩把原始图像分割成若干个子图像，然后每一个子图像对应一个迭代函数，子图像以迭代函数存储，迭代函数越简单，压缩比也就越大。同样解码时只要调出每一个子图像对应的迭代函数反复迭代，就可以恢复出原来的子图像，从而得到原始图像。

数字图像压缩技术就是数据压缩技术在数字图像上的应用

☉数字图像压缩技术的具体内容

数字图像压缩技术减少了图像数据中的多余、重复、无用的信息，使数据能够更加快速的存储和传输。数字图像压缩技术对于数字图像信息在网络上实现快速传输和实时处理具有重要的意义。随着计算机技术的发展，数字图像压缩技术已成为一种新兴的图像处理技术，它可以在较小影响图像质量的前提下，减少图像数据的长度，降低编码复杂度，从而大大提高图像的传输速度。因此，数字图像压缩技术在视频监控系统中的应用越来越广泛。目前，国内外已有许多厂家开发出各种不同的数字图像压缩方法，如jpeg2000、h.264、mpeg-2等。

☉数字图像压缩技术的具体原理

因为计算机的储存是二进制的，所以无论是图像、音频还是数字、文本都是靠二进制的0-1代码来储存数据的。压缩这些均是通过算法，把重复的信息全部归纳到一个信息处理中，尽可能缩小文件的大小，解压时再将重复的信息通过处理回归原位。其中数字图像压缩技术原理是利用储存数据中存在的空间冗余、视觉冗余进行压缩处理。比如RGB图像储存模式中一个像素会占3个字节，其中红（R）、绿（G）、蓝（B）三种色彩通道各占1个字节。而每个字节是8bit能够储存2的8次方及256中的色彩梯度信息，即三种色彩通道组合在一起理论上便可形成约1677万种不同色彩。而人类视觉对这上千万种的色彩变化并不是都能感知到的，这便形成了视觉冗余。那么便能通过改变储存色彩梯度的bit位数来压缩相似的色彩，从而实现数据图像的压缩。

☉JPEG数字图像压缩格式

JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，联合图像专家小组），是一种有损压缩的图像格式，它文件后辍名为".jpg"或".jpeg"，是目前互联网和相机中常见的图像存储格式。jpeg或jpg文件格式是24位图像，其压缩技术可以去除冗余图像和冗余的色彩数据。通过这种有损压缩格式可以减少储存空间、提高网络传输速率。