基于小波变换的静态图像压缩技术word文档良心出品Word文档格式.docx
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小波变换;
图像压缩;
静态图像;
图像质量评价
Abstract:
Theimage
containsa
verylarge
amountofinformation,
can
givepeople
averyintuitive,
vividimage,
modernpeople
asamain
tooltoobtaininformation.
Notonly
inourlife,
image
iswidelyused
in
military,
medical,
andotherspecialareas
also
playanimportantrole.
Butthelackof
digitalimage,
averylargeamountofdata,
it
isdifficult
inthetransmission,
use
andstorageprocess.
So
whatistheamountof
data
will
useless
information
todescribethemhasbecomea
topicofgreatconcern.
Imagecompressionis
acanreducethe
amountofdataneededto
describeimage
technology,
sopeopleinthe
aspectsofimagecompressiontechnology,
becomeshigher,
which
hasalso
appeared
more
about
therelated
researchandexploration.
Inorderto
imagecan
showabetter
compressioneffect,
thispaper
mainlydiscusses
theprinciple
andpropertiesofwavelettransform,
hasmanyuniqueadvantagesandthenthroughthe
deepdiscussion,
whetherpeoplecan
try
the
wavelettransformforimage
compression,
canachievewhatkindof
effect.
Then
throughtheexperiment,
accordingtotheoperation
resultscanbeobserved
by
highlightingthe
uniqueadvantagesof
wavelettransform,
finally
summarizesthe
wavelettransform
inimagecompression
showedexcellentcharacteristicsand
prospect
inthefuture,
itwillbe
widely
used
ininformationtechnology.
Keywords:
Wavelettransform;
imagecompression;
staticimage;
imagequalityevaluation
1.引言
1.1研究背景及意义
人类利用眼睛作为获取全世界各种信息的一种常用手段，是因为它可以提供直观而具体的物体形象，根据调查统计，视觉产生的信息大概占人们获取的所有信息的75%。
因此在人类感知中视觉发挥了非常重要的作用。
然而图像可以被认为是对客观对象的一种具体的、形象的表达或者是写真，常常被人们认为是信息的载体。
所以图像已经变成了多媒体技术中极其重要的数据类型。
当今人们获取图像的主要来源是通过自然景物，然后经过数字化产品设备，并将用数字量化这些自然景物，最后再把这些得到的一系列数据，用文件的格式保存起来。
图像数字化，可以达到高质量、低成本和高可靠性的目的，因此比较利于网络的传输。
但是数字图像具有非常丰富的信息、数据量也是相当的大，由于当前计算机的存储量和通信带宽是不足的。
没有经过压缩的图像，在通讯与存储过程中很可能会出现阻碍。
所以如何在既能达到图像质量要求的同时，又能够满足图像传输时使用最少的比特率、图像存储占用最小的空间，这是现代信息处理技术中主要追求的目标之一。
1.2数字图像压缩技术及发展
图像信息含有的冗长性是特别明显的，意思就是并不是所有的图像数据都没有规律性，还有较大一部分是有规律的数据。
只要能正确的把握它，就可以把数据量压缩到较小的程度。
但是一定在保证图像的内容和图像品质的情况下，这种做法才是合理的。
因此为了实现尽最大可能减少数据冗余，为了达到这一目的，各式各样的图像压缩技术的研究就接踵而生。
1.2.1图像压缩的理论基础
在保证信息完整性的前提下，图像压缩技术要尽可能的使用最少量、最简洁的数据完成对图像的表示。
实现存储空间占用较少，传输速度较快和处理效率较高的方法。
下图1表示的是图像压缩的基本模型：
图1：
图像压缩的基本模型
图像压缩也可认为是用某种算法重新组织数据，目的是为了实现降低存储时占用的容量和存在数据的冗余。
对于图像的压缩来说，一个至关重要的目标就是令其包含的冗余消失掉，就是指数据间的相关性代表冗余。
以下简单介绍了几种冗余：
时间冗余
时间冗余常常出现在有一定顺序特征的图像，例如：
电视图像和动画还有视频图像。
在这类图像里，两个帧相互之间具有很大的相关关系。
我们可以依据很多帧图像中的画面或者物体，重新建立一个新的帧图像中的一个画面或一个物体。
②空间冗余
这一类的冗余在静态图像具有的数据之间普遍的存在，对于完全相同的一幅图像而言，具有规律性的背景与规律性物体具有的外部特征相关，一系列相关性的光成像之后所呈现出的效果，就产生了图像的数据冗余。
如果在一幅静态图像中的某一个区域，它的外部颜色是均匀的，我们就会观察到这一区域的所有像素点的光的强度和饱和度以及颜色也都是相同的，此时得到的数据就产生了较大的空间冗余。
③视觉冗余
人类对图像的反应程度是非线性的和非均匀的。
不过，我们在输写图像中存在的原来的数据时，通常是把视觉系统假定成是线性的和均匀的，然而人眼对待产生不同反应程度的部分却是完全一样的，由此就产生总体的数据比设定的编码得到的数据多得多，我们把这类现象称为由视觉形成的冗余，即视觉冗余。
④知识冗余
很多图像的理解与人们的基础知识是有关联的。
当人们对这些具有规律性结构图像进行处理的时候，利用已经储备的全部知识描摹出大体的轮廓，同时得到了大量与其特征相对应的图像库。
所以图像可以只保存具有特征的参数，进而就能减少大量的数据。
信息熵冗余
这种冗余的产生，关键是因为信息源中的各类码元的概率是很难预知的，所以分配不能达到最佳及其前后的关联所产生的冗余。
⑥机构冗余
大部分图像的纹理结构呈现一定的规律性，所以各个像素值之间有着非常鲜明的分布模式，这样一来结构冗余就产生了。
1.2.2图像压缩的基本分类
我们可以把图像压缩大体上从两个方面进行分类，分别是信息论方面与图像传输的方面。
①从信息论的角度出发，我们可以把图像的压缩方式分为两个大的类别，也就指的是无损的图像压缩跟有损的图像压缩。
无损压缩的另外两种叫法分别是熵编码和信息保持编码。
简单地说就是图像重构后与压缩前的图像完全一致，没有失真。
用数学语言讲是可逆运算。
有损压缩，另外两种叫法分别是熵压缩编码或者有失真度编码。
它是指重新组织经过压缩得到数据，重新组织后得到的全部数据，可以不跟原来的所有数据一模一样，允许有一定的失真。
两者的区别就是，重建后的数据是否和原始数据相同。
在压缩过程时，人眼对图像敏感较低的信息不予考虑，并将其去除，而且如果这些信息被去除掉了，那么就永远不能还原了。
已经被删除的那部分信息具有的数据率与压缩比之间有一定的联系，假如压缩比变得越来越小，证明要舍弃的数据就越来越多，解压之后呈现图像的质量就会越低。
②从图像传输的这个角度考虑，我们能够将图像的压缩分为帧内压缩和帧间压缩两大类别。
帧内压缩，就是在一帧图像压缩时，仅仅只是对该帧图像所具有的全部数据进行压缩处理，各个帧中间存在冗余信息却不做任何的处理，这种图像处理的方式广泛的用于静态图像的压缩中。
但是一般情况下，它压缩率并不是太高。
帧间压缩，是在大量的视频或者动画的相邻两帧之间有非常大相关性特征的基础上，进行对图像的处理，换句话说，就是指相互相连的视频跟紧挨着的两个帧之间存在着的部分冗余信息，根据出现的这种情况，我们就开始处理两个帧之间存在的冗余，这样通过实现提高数据的压缩量，进而达到压缩比变大的目标。
2.静态图像压缩技术研究
图像编码技术的广泛发展和普遍应用推进了很多有关的国际标准的制定。
国际标准化组织，国际电信联盟和国际电子学委员会来共同完成这项工作,制订了JPEG标准。
它是在全世界被普遍认可，并被经常利用的一种静态图像的压缩标准，具有优良的压缩性能。
近几年来，因为多媒体技术和信息技术还有网络通讯技术发展的速度越来越快，人们察觉到现有的JPEG标准存在很多不足之处，它所具有的功能越来越达不到人们日常生活中的要求，因此具有更多优良特性的新型静态图像压缩标准——JPEG2000由此诞生了。
2.1JPEG压缩标准
2.1.1JPEG标准的内容
JointPhotographExpertsGroup是JPEG的展开名称，这是一个在1986年国际电话电报咨询委员会CCITT和国际标准化组织ISO（InternationalStandardizationOrganization）这两个组织为静止图像所建立的第一个国际数字图像压缩标准。
它普遍的应用在单色与彩色多灰度或者连续色调的静态图像的压缩领域。
2.1.2JPEG标准的组成部分
JPEG标准指的是具有许多灰度值和色调连续变化的静态图像的压缩编码，研究组织据此提出了两种基础的算法，一种是有损压缩算法，这种算法是依据DCT产生的，另一种是根据预测技术产生的无损压缩算法。
①基于DPCM无失真压缩算法
为了满足无失真压缩的要求，JPEG使用了一种相对简单的预测编码方式，即就是以DPCM为依据形成的无损压缩算法。
它的优点主要是：
硬件很容易完成，重建后图像的质量较高，失真现象不会出现。
但是它的不足是，通过这种算法
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