信息化技术应用 TECHNOLOGY AND INFORMATION图像压缩技术及标准研究李殊瑶1 郭洋2 朱桐31. 武警工程大学 陕西 西安 710086；2. 西南电子设备研究所 陕西 西安 610036；3. 西安电子科技大学 陕西 西安 710068摘 要 图像压缩即为确保图像品质的前提下，用更少数据展现有效数据的技术过程。图像信息数据中不仅包括图像信息同时还包括大量信息冗余。冗余主要来自于下述两方面：以为信源相关性以及概率分布的不均匀性。因此实现有效压缩需要找到去冗余方法。本文主要研究了图像压缩的理论基础、压缩标准，展望了图像压缩的发展方向。关键词 图像压缩；图像压缩标准；香农第一编码定理图像压缩处理的主要目标是在尽可能保留有效数据的基础提出的一种编码标准，针对静止图像，多用于彩色、连续灰度上，尽量消除冗余，以便在传送和储存过程中，节省空间。图像压缩处理，效果颇佳。JPEG技术可以分成无损压缩（基于《通信的数学原理》（香农）将概率论用于信息描述，信DPCM）、有损压缩（基于DCT）两种，能够适用的图像类型源和信息内容集合分别用用X、{x1,x2,...,xn}表示，假定xi出现较多，涉及范围较宽。时完全独立，则认为X“无记忆”。JPEG方法同时支持有损、无损两种压缩处理技术，算法比p(xi)为X信源发出x较简便、压缩处理性能较高，对于平台、硬件和软件均无特殊xi符号概率，那么符号xi信息量为I(i)要求，所以已经成为网络图像处理和传输的主要技术。因此有：2.2 JPEG-LS标准 I(xi)=−lognp(xi) （1）JPEG-LSIOS/IEC在1988年2月合作开发的一种无损压缩标X信源中信息量均值H(X)主要运用xi对应I(xi)并结合概准。此标准主要运用LOCO-I算法，用简单的方法达到较高压缩率求和得出：处理效率，取代JPEG标准无损压缩处理色调连续静止图像，支 H(X)nn=∑p(x （2）持无损处理、近无损处理两种模式。LOCO-I标准的原理如下：i)I(xi)=−∑p(xi)log2p(xii)=1i=1在处理图像过程中，用几个临近的已有像素点作为目标处理像信息论中称H(X)为信源X的熵，已知一个无记忆信源素点的前后文，并以此为基础采用“边缘检测”进行预测，根X的熵H(X)，则可使编码各个符号需要的比特数无限的趋近据预测所得残差概率分布结果，导入Golomb码技术对预测残差H(X)。Shannon第一编码定理(无损编码定理)中指出信源的熵就进行预测。如果发现图像内存在大量相似区域，JPEG-LS提供是无记忆无失真编码的理论极限值。游程模式来提高软件的执行速度。JPEG-LS能够广泛应用众多因为相邻像素点间存在大量冗余，所以一个图像直接熵编领域是因为JPEG-LS编码是基于预测的，算法复杂度小，设计码，压缩效果并不是最好的。所谓有记忆信源也就是普通信息简单并且快速。符号源先后发出信息符号之间有特定关联性的信源。有记忆信2.3 JPEG2000标准源的极限熵为：JPEG标准多被用在压缩处理图像中，目前这一标准还不够 xlim→∞Hn(X)=xlim→∞H(xn|x1,x2,...,xn−1) （3）完善。JPEG2000标准2000年其开始使用，是以小波变换为技术有限记忆信源即为来自信源的信号置于前期发出的部分信基础，主要用于压缩处理静止图像的一项标准。为了使新的算号存在较强相关性，但是与更早发出符号之间现相关性较差的法在低带宽和高噪声的情况使用，所以制订新标准去进一步改信源。马尔科信源的随机变量xxn的取值只与前面的善之前的算法。改进后JPGE2000拥有高压缩率、连续色调和两x,xM个符号n−1n−2,...,xn−M有关，用M阶马尔科夫链表示这M个符号级压缩、渐进式传输图像、无损和有损压缩等方面。n−m,xn−m−1,...,xn−1,xn组成的序列，可用条件概率分布JIPEG2000标准中集中了DWT技术、联合前后图片像素内 p(x,x （4）容的算术编码等高端技术，能够显著提升图像编码效率（增幅i|xi−1i−2,...,xi−m)=p(xi,xi−2,...,xi−m)接近30%），它的编码形式是渐进层次，在实现分辨率编码的1 图像压缩技术的分类同时，也保证了信噪比和空间清晰度、随机码流访问，并且具根据信息保持可将图像压缩技术分成无损（或称可逆）压备极强防错能力。 缩技术和有损编码技术两种[1]。其中前者仅仅会清除冗余信息图像压缩方法必须基于图像特点展开，为保证压缩后的图同时解压缩处理过程中，能够将原始图像有效精准恢复；后者像满足需求，需要对图像特征信息进行分析研究，尤其是对于不可逆，在处理过程中不仅会将冗余信息清除，也会将少数有压缩处理的基本根据，也就是信息相关性展开分析。信息论提效信息清除，所以只能将原图大体恢复，无法将原始图像有效出的压缩方法本质要求是将冗余去除，而考虑到不同图像特点精准恢复。不同，比如高光谱图像的数据规模极大，数据间相关性必然较强，因此会导致严重冗余，就此问题，可以设法去除数据相关2 图像压缩的标准性，获取高光谱压缩图像有效信息。现有图像编码技术已经逐步成熟，已经在较大范畴内得到了有效应用。参考文献2.1 JPEG标准[1] 姚庆栋.图像编码基础[M].北京:人民邮电出版社,1984:16.JPEG(Joint Photographic Experts Group)[2]是由国际标准组织[2] 张春田,苏育挺,张静.图像压缩编码[M].北京:清华大学出版社,2006:10-13.42 科学与信息化2019年10月中科学与信息化 10月中 内文.indd 422019/10/31 10:31:45