图像压缩处理技术研究毕业论文.docx

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图像压缩处理技术研究毕业论文

渭南师范学院

本科毕业论文

题目：

图像压缩处理技术研究

学院：

数学与信息科学学院

专业班级：

计算机科学与技术09级一班

毕业年份：

2013.6.28

姓名：

李刚

学号：

091041019

指导教师：

田晓辉

职称：

渭南师范学院教务处制

摘要4

Abstract5

前言6

第一章绪论7

1．1图像压缩技术的发展现状7

1．2研究内容和目的8

1．3论文结构安排8

第二章图像压缩技术的理论分析9

2．1图像压缩技术的可能性9

2．2图像压缩技术原理9

2．3图像压缩技术的理论基础10

第三章常见无损压缩方法基本原理12

3．1图像压缩编码的分类12

3．2预测编码12

3.2.1系统框图13

3.2.2调制14

3．3常见压缩方法17

3.3.1JPEG2000与JPEG的区别17

3.3.2JPEG2000与JPEG的实验比较19

3.3.2.1将彩色图像转化为灰度图像19

3.3.2.2基于离散余弦变换（DCT）实现图像压缩20

3.3.3小波变换的分析：

23

3.3.3.1利用小波变换实现图像压缩23

3.3.3.2二维小波分析压缩图像Matlab实现27

3.3.4DCT和小波变换的图像压缩的比较30

第四章结论33

第五章总结与体会34

致谢35

参考文献36

附录1外文原文38

附录2外文翻译48

摘要

常言道“百闻不如一见”，即图像是人们最熟悉、最乐于接受的信息传输媒体。

随着多媒体技术和通讯技术的不断发展,多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息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。

本文介绍了当前几种最为重要的图像压缩算法：

JPEG2000、分形图像压缩和小波变换图像压缩，其中主要研究了DCT域处理，以及压缩域的图像处理技术。

Abstract

ImagecompressiontechniquesfordigitalimageinformationinInternetrapidtransmissionandreal-timeprocessinghasimportantsignificance.Thispaperintroducesseveralmostimportantimagecompressionalgorithm:

JPEG2000,fractalimagecompressionandwaveletimagecompression.Onemajorresearchonthediscretecosinetransformcompressionandwaveletcompression,andtwokindsofdatacompressionandcomparison,thispaperalsoanalyzesthediscretecosinetransformcompressionandwaveletcompresseddifferences.

Keyword:

Imagecompression;JPEG2000;wavelettransformationimagecompression

前言

近二十年来，信息技术取得了飞速的发展。

多媒体技术和Internet互连网技术的广泛应用加速了全球信息高速公路的建设，基于网络的多媒体数据传输正改变着人类的生活方式，同时也给现有的有限带宽以严峻的考验，特别是具有庞大的数据量的数字图像通信的发展，产生了大量的图片，包括气象图片、广播电视、遥感图片等各种各样的图片信息，非常难以传输和存储，极大地制约了图像通讯的发展，因此，数字图像压缩技术受到了越来越多的关注。

图象压缩就是在没有明显失真的前提下，将图象的位图信息转变成另外一种能将数据量缩减的表达形式。

其次，大部分图象视频信号的最终接收者都是人眼，而人类的视觉系统是一种高度复杂的系统，它能从极为杂乱的图象中抽象出有意义的信息，并以非常精练的形式反映给大脑。

人眼对图象中的不同部分的敏感程度是不同的，如果去除图象中对人眼不敏感或意义不大的部分，对图象的主观质量是不会有很大影响的。

本文主要是

第一章绪论

1．1图像压缩技术的发展现状

基于分形的方法是近几年来引起关注和争议的一种图像压缩方法。

对图像压缩而言，分形主要是利用自相似的特点，通过迭代函数系统来实现压缩。

利用分形特征对图像进行描述和处理是很自然的。

分形能取得更好的图像质量，当然在较低压缩比的情况下，JPEG是更好的选择。

分形压缩方法计算量比较大，时间开销长，因此加快分形压缩方法的速度是当前研究的热点之一。

小波变换（WaveletTransform）在频率精度方面稍差一些，但在时间的分析能力上更好一些，而且可以对时间和频率同时进行分解，这是传统傅立叶变换所做不到的。

小波变换已经开始应用到图像数据压缩等领域，主要是采用离散小波变换。

在某些情况下，小波变换更优于DCT等其他正交变换。

利用人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork，ANN）进行图像压缩是这个领域近几年的又一研究热点，并且取得了积极的进展。

这是一种与视觉系统知识紧密相关的压缩方法。

ANN并分布的联结机制与人的视觉系统有某些相似之处，利用此原理及其改进的方法进行图像压缩可获得较好的效果。

视频压缩标准，从最初的H．261发展到现在盛行的MPEG-4，一直在不断发展，而1997年7月诞生了MPEG．7，其标题为“多媒体内容描述接口”，编号为ISO／IECl5938。

严格地说，MPEG．7不是一个压缩标准，它的主要目标是对多媒体的信息内容采用各种标准化的描述，以便进行有效的查询和检索。

它可独立于其它MPEG标准使用，也可用来增强其它MPEG标准的功能。

MPEG-7的应用范围很广泛，既可应用于存储（在线或离线），也可用于流式应用（如广播、将模型加入等）。

它将在数字图书馆（如图像目录、音乐字典）、多媒体名录服务（如网页）、广播媒体选择（如无线电信道、TV信道）、多媒体编辑（个人电子新闻业务，媒体写作）等领域发挥重要作用。

MPEG-21于2000年5月开始，其标题为“多媒体框架”（MultimediaFramework），主要目标是提供多媒体所需的不同技术之综合。

它将为网络环境下的多媒体资源提供以下功能：

内容的创建、复制、分发、使用、表述，知识产权的管理与保护，内容的标识与描述，金融管理，用户秘密，终端与网络资源提取，事件报告等。

由于视频压缩标准在多媒体技术和产业中的特殊地位，世界各地众多的公司、科研机构和院校都投入了大量的人力、物力进行标准的研究，试图占领技术和产业的制高点。

目前，在各种视频压缩编码标准中，

己注册的专利多以千计，而我国由于在数字图像压缩领域起步较晚，在标准的竞争中处于不利地位。

所以我们现今研究的重点是标准的研究。

1．2研究内容和目的

本文通过DCT和小波变换为基础的压缩方法，最大限度地减小图像的冗余度，同时分析DCT和小波变换压缩的实验结果，最后比较DCT和小波变换之间的差异。

最后并得出了自己对两种不同压缩方法的看法和今后发展的前景。

1．3论文结构安排

全文安排具体如下:

第一章介绍图像压缩技术的发展现状

第二章图像压缩的基础知识和理论分析

第三章介绍离散余弦变换和小波变换压缩的算法和压缩前后数据的分析

第四章介绍了本次论文的结果分析和比较

第五章总结了整个毕业论文期间的感受和体会。

第二章图像压缩基本原理和的理论分析

由于图像数据之间存在着一定的冗余，所以使得数据的压缩成为可能。

信息论的创始人香农提出把数据看作是信息和冗余度的组合。

所谓冗余度，是由于一副图像的各像素之间存在着很大的相关性，可利用一些编码的方法删去它们，从而达到减少冗余、压缩数据的目的。

为了去掉数据中的冗余，常常要考虑信号源的统计特性，或建立信号源的统计模型。

2．1图像压缩的可行性

表1的数据展示了储存、传输这些未经压缩的数据，从单一的文本到动态的视屏数据，所需要的硬盘空间、传输带宽、传输时间。

上面这些粒子清楚的表明图像、音频、视频数据要求相当的大的存储空间、带宽以及传输时间，对于现阶段的技术唯一的解决方案是把多媒体数据在传输前进行压缩，接收后解压在进行播放。

图像可以压缩，是因为图像中存在大量的冗余信息，图像的冗余包括以下几种：

（1）空间冗余：

像素点之间的相关性。

（2）时间冗余：

活动图像的两个连续帧之间的冗余。

（3）信息熵冗余：

单位信息量大于其熵。

（4）结构冗余；图像的区域上存在非常强的纹理结构。

（5）知识冗余：

有固定的结构，如人的头像。

（6）视觉冗余：

某些图像的失真是人眼不易觉察的。

图像编码压缩的目的是对要处理的图像源数据按一定的规则进行变换和组合[1]，从而达到以尽量少的比特数来表征图像，同时尽可能好的复原图像的质量，使它符合预定应用场合的要求。

图像数据之所以可以进行压缩，是因为有以下几个方面的原因:

组成图像的各像素之间，无论在行方向还是列方向都存在一定的相关性，即原始图像数据是高度相关的，应用某种编码方法提取或减少这些相关性，便可达到压缩数据的目的；从信息论看，描述图像信源的数据是由有效信息量和冗余量两部分组成的，去除冗余量能够节省传输和存储中的开销，同时又不损害图像信源的有效信息量；有些场合允许图像编码有一定的失真，也是图像可以压缩的一个重要原因。

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