基于圖像壓縮與編碼技術的研究

方小艷+寧艷艷

摘要：隨著科技的發展和社會的進步，人們對于物質，在追求質的同時對于物的“體”也朝著小的方向發展，基于此，圖像壓縮和編碼技術應用而生，圖像壓縮，顧名思義，就是利用一定的技術，在保證圖像質量的情況下，圖像所占的空間更少，將圖像利用圖像壓縮技術處理之后，不僅減輕了設備圖像儲存空間，之外，在利用互聯網對圖像進行傳輸和處理時，更加快捷，方便。但是對于圖像壓縮技術和編碼技術，人們對其了解的還是少之又少，基于此，在本文，筆者對其以原理和我們在日常常用的圖像壓縮和編碼技術方法進行簡單的介紹。

關鍵詞：圖像壓縮；編碼技術；常用編碼方法；壓縮技術

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0073-01

圖像壓縮和編碼技術可以說是多媒體計算機的附屬產品，當前的多媒體以及信息高速公路提供的信息已無法滿足人們的需求，進而對信息數據的儲存空間和傳輸速度提出了更好的要求，但是這一高容量，高速傳播的要求和現階段我國有限寬帶發展形成一矛盾，這一矛盾體的存在也帶來一系列的惡性連鎖反應，例如圖像的發展受到了極大的制約。

1 圖像壓縮編碼原理

對于圖像壓、縮編碼技術的工作原理，筆者為使原理更加通俗易懂，在本文，筆者以圖文結合的形式呈獻給讀者。如圖1所示。從圖1中我們不難發現，將圖像信號進行壓縮的第一步是利用不同的編碼器對不同的圖像進行處理，處理完畢之后，在將圖像信號送入傳輸信道，之后就是接收端完成圖像壓縮的逆過程，逆過程的完成需要三種儀器的參與：信息保持編碼器、信息非保持編碼器以及PCM密碼器。在對圖像進行壓縮編碼時，不能對圖像任意編碼，而是要根據圖像本身的結構和性質，之外，在對其進行編碼時，還要考慮圖像的視覺效果等。

圖像在進行處理的過程中，相鄰的兩個步驟之間必定存在一定的相關性，但是有的相關性是我們所需要的，有的相關性是我們不需要的，對于那些我們不要的相關性，不僅占用了大量的內存，而且在圖像的傳送的過程還會影響傳送速度。為此工作人員可以利用一定技術將無用的相關性消除，消除相關性的過程就是數據壓縮的過程。

所謂的信息非保持編碼，就是經過數據壓縮得出的圖像和壓縮之前所得到的圖像有一定的差異，但是其差異是人用肉眼觀察不到的，即不影響圖像的視覺效應。所以，和利用信息保持編碼對圖像進行處理相比，信息非保持編碼技術對數據壓縮的更為徹底，占用的內存更少。

2 圖像壓縮編碼的分類

現階段，我國的圖像壓縮編碼技術發展相對較為成熟。針對于圖像的某一方面的處理采用的方法不同，例如在對的圖行清晰度進行處理時，采用的方法有信息保持編碼、保真編碼以及特征提取等。再者，實現方式進行分類也有很多種方法，其中主要方法有三種，一種是概率匹配編碼，一種是變換編碼，一種是識別編碼。對于不同性質的圖像，可采用不同的方法，在對圖像進行壓縮時，可以使用一種壓縮技術，也可同時使用多種壓縮技術，對圖像進行壓縮的目的是達到最佳壓縮編碼效果。

3 常用的圖像壓縮編碼方法

筆者結合多年的工作經驗并通過查閱相關的文獻資料認為現階段我們常用的圖像壓縮編碼方法有霍夫曼（Huffman）編碼和預測變換編碼以及游程長度編碼等三種編碼方法，在本文，筆者Huffman和預測變換編碼這兩種技術進行簡單的介紹。

3.1 霍夫曼（Huffman）編碼

對于這項編碼技術，其名稱起源于一位人名----霍夫曼。這種方法起源于上個世紀五十年代初，在本文所講述的三種方法中最為“古老”，其也是較為經典的編碼技術。其原理也較為簡單：一些信源符號較大圖像在進行處理之后轉變為較小短的代碼，對于一些信號源符號較小的編號，采用較長的代碼，這種方法具有針對性，一般而言，主要應用于靜止或活動圖像編碼。

3.2 預測變換編碼

和霍夫曼編碼技術相比較，預測變換編碼技術在工作原理就相對復雜，它主要是利用圖像信號的空間和時間冗余這兩個特征。具體而言，例如對于像素這一塊而言，在看圖像像素時，不以當前像素看圖片，而是以相鄰的像素看當前的像素，當相鄰像素作為參考像素時，兩者之間肯定存在誤差，在利用一定的技術對誤差進行處理。預測算法進行編碼也具有一定的針對性，且還要根據圖形的性質選擇合適的預測器。

4 壓縮技術

壓縮技術主要包括 JPEG壓縮、小波變換圖像壓縮、分形圖像壓縮以及JEPG2000壓縮等。

JPEG壓縮技術是常用的壓縮技術之一，其具有很強的針對性，其主要應用于計算機靜止圖像的壓縮。利用這種方法對計算機圖片進行壓縮，不僅可以保證圖片質量，還極大的節約了計算機的容量，例如，在沒有利用JPEG壓縮技術進行壓縮之前，像素的容量是24bit，經過JPEG壓縮技術處理之后，每個像素僅需1bit。這一技術有很大的優點。例如圖像的質量可以得到保障。但是也存在一定的缺陷，例如對壓縮比有較高的要求，達不到要求時，圖片質量無法保障；而嚴重時在圖片又會產生方塊效應。對于小波變換圖像壓縮，現階段，其技術已成為國際壓縮標準。其原理的核心內容是對圖形進行多分辨率分級，其也是現階段壓縮技術研究的熱點。

5 結語

在本文，筆者在對圖像壓縮編碼原理進行闡述的基礎上分析了圖像壓縮編碼的分類，最后列舉了常用的圖像壓縮編碼方法和幾種壓縮技術，以上便構成筆者在本文所闡述的觀點，以期為讀者，為相關工作者提供幫助。

參考文獻

[1]劉靜.基于校園局域網可視通話的視頻圖像編碼及壓縮技術研究[D].中國海洋大學，2010.

[2]彭湃.基于ATI Stream流計算的JPEG圖像壓縮編碼技術的研究[D].中國科學院研究生院，2011.

[3]胡永剛. CCSDS圖像壓縮算法平面編碼技術研究及其FPGA實現[D].西安電子科技大學，2011.