图像压缩介绍

概念

图像压缩是图像编码的一种典型用途。数据压缩的对象是数据，大的数据量并不代表含有大的信息量。图像压缩就是除去图像中多余的数据而对信息没有本质的影响。

目的

图像编码压缩的主要目的是用尽可能少的bits去表示一副图像，于此同时，图像的质量和信息得以保留。减少数据量的基本原理是除去其中多余的数据。

冗余(redundancy) ：
- 空间冗余(Spatial redundancy)：图像中相邻像素间的相关性引起的。
- 时间冗余(Time redundancy)：图像序列中不同帧之间存在相关性引起的。
- 频谱冗余(Spectrum redundancy)：不同彩色平面或频谱带的相关性引起的。

图像压缩步骤

图像压缩基本按照以下流程进行：
输入图像/视频 -> 变换 -> 量化 -> 符号编码 -> 存储/传输 -> 符号解码 -> 反变换 -> 图像/视频

量化(Quantization)

概念：量化是压缩的主要图像，主要也是它引入误差的。JPEG通过各种除法来进行量化，不过对于不同重要程度的信息，它所除的数的大小会有所不同。
模拟与数字：
数字图像出来的图像空间上和数值上都是离散的
模拟图像出来的图像空间上和数值上都是连续的
目的：
提取有用的信息，忽略细节，排除无关信息。

应用

减少信道传输时所需的带宽：TV,HDTV,UHDTV,手机
减少存储时所需的存储空间：大的影响，图形数据库，医疗图像

方法

无损压缩

消除编码冗余: 哈夫曼编码和算术编码。
消除像素间冗余：LZW编码，位平面编码，行程编码和无损预测编码。

有损压缩

变换编码：K.L变换，Haar变换，Walsh.Hadamard变换，离散余弦变换，离散傅里叶变换和小波变换。
有损预测编码。

压缩标准

JPEG静态图像压缩标准是广泛使用的照片存储格式
JPEG 2000新一代静态图像压缩标准，是基于小波变换的图像压缩标准，可以获得比JPEG更大的压缩比。

常见压缩编码

变换(Transform)编码

概念：对原图像进行变换，使之更容易被压缩。(比如Fourier transform)。
目的：
降低空间和时间冗余。
常用的变换编码：KLT,DCT,DFT,Wavelet Transform
通常使用DCT，不使用KLT的原因：
1.Signal independeng
2.Easily find fast algorithm

预测(Prediction)编码

概念：通过消除紧邻像素在空间上时间上的冗余来表现。
分类：Inter frame, Intra frame

符号编码(Symbol Coding)

目的：生成定长编码或变成编码。最小化编码冗余。
JPEG使用常见的哈夫曼(Huffman)编码。
哈夫曼编码(Huffman Coding)：
是一种编码方式，哈夫曼编码是可变字长编码(VLC)的一种。信源符号出现频率越高，使用的码字就越少。是一种一致性编码法（又称“熵编码法”），用于数据的无损耗压缩。
熵（entropy）：反映了图像中平均信息量的多少

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