数字图像压缩技术的应用与研究

周　晶

数字图像压缩技术的应用与研究

周晶

（黑龙江省科学院自动化研究所，哈尔滨 150090）

冗余度压缩法和熵压缩法是数字图像压缩的常用方法，已经被广泛运用到日常生活中。数字图像的工作原理是把图片转换成计算机当中的数字，常用算法有形状自适应离散小波变换法、Egger方法、形状自适应DCT（SA-DCT）算法等。经计算最终确定，小波变化图像压缩技术的仿真应用研究效果最好，可以进行推广。

数字图像：压缩技术；应用

1　数字图像压缩技术的基础理论

1.1冗余度压缩法

数据冗余度是指数据在传送的过程中，为了能够提高其衰减或是抗干扰能力而增加的一些代码长度，通常也叫作富裕度。对数字图像进行压缩，是为了方便传输，提高传送与接收的速度，因此，在收到文件的时候，也必须对文件进行解码。利用冗余度压缩法进行解码的时候，计算机会自动依据相应的法则，想要再次看到原图像，就需要把压缩的根据之前的资料，对原图像进行重现，把原图像的具体数据插入图像中，进而实现原图像的再现。这个过程中，对于图像是毫无损伤的，使用者能够根据法则将这些图像完全复原，因此，这种算法也称之为无损压缩或者无失真压缩［1］。

1.2熵压缩法

这种方法与冗余度压缩法相比，其恢复之后的图像图质会比较差。因为这种方法是在损失掉一部分图像信息的基础上，实现平均码长的方法，因此，恢复之后图像与原图像不能够完全相符也是必然的。

2　数字图像压缩技术的算法分析

2.1标准

国际相关部门已经对数字图像压缩技术规定了统一的国际标准，执行这一标准的工作人员在标准之上还增添了更严格的要求，因为在多媒体技术之下做检验，会出现一些技术上的纰漏，因此，只能对标准更加严格要求。联合国又出台了另一个图片标准JPEG2000，这种技术的应用，给广播、通信以及计算机产业结构等领域带来了前所未有的改变，未来的发展会更加广阔。

2.2算法分析

2.2.1形状自适应离散小波变换

形状自适应离散小波变换又可以称作SA-DWT编码，是由科学家Li等人经过长期实验得出的结果，SA-DWT编码独特的特点使这一技术在压缩技术方面也得到了广泛的应用。这一技术不需要经过与方程式一样复杂的算法，通过较为简便的计算方法就可以完成复杂的编码程序，因此受到了广大技术研究人员的青睐［2］。

2.2.2Egger方法

Egger方法的取名来自于一位科学家，他与其他科学家一同提出了这一方法适用于所有小波的变换形式的理论，并进行了实验。在相反的方向也进行了相同方法的运用，得出的结论是相同的。这一方式的运行过程主要应用了小波在传播过程中的不可随意性，因此，这一方式也有自己的缺点，由于小波的高频率，可能会引起其他高频波与小波合并，导致反方向的波在运动过程中分解出现问题。

2.2.3形状自适应DCT（SA-DCT）算法

SA-DCT编码中的DCT是一种变化方式，这种变换方式可以将任何一种图像进行随意的变换。这种变换方式的缺点是在运行过程中，它的像素必须要和边框重合，所以矩形外部的一些图像在这个过程中就有可能丢失，也就失去了图像的真实性。

3　小波变化图像压缩技术的仿真应用研究

表1　不同算法的压缩效果对比Compare the effect of different conpression algorithms in Table 1

图1　小波分解方程式Figure 1 wavelet decomposition equation

图2　小波分解示意图Figure 2 Schettetic diagram of wavelet decomposition

3.1数字图像的小波分解

小波分解的过程可以用数学的方程式表示出来，根据方程式中所得出的结果，可以判定某一特定时段的小波的特点，可以在适合的空间对小波进行相应的运用。用方程将小波分解过程表示出来，即f（t）∈L2（R），Ψ（t）是基本小波。在小波变换时，通常使用的是八带分解的方法，其中，HLn表示了水平方向的高频、垂直方向的低频成分，LHn表示的是水平方向的低频、垂直方向的高频成分，而子带HHn则表示了水平和垂直方向的高频成分。具体的分解过程如图2所示。

3.2仿真环境

仿真环境指的是为了得出更准确有效的压缩方法而进行大量实验后，得出的格式更为标准的图像压缩技术，仿真环境的效果可以直接影响仿真结果。

3.3仿真结果

支持向量机的惩罚参数C=100，核参数σ2，预置错误率范围ε=0.05，3种图像的压缩结果如图3所示，本研究图像压缩方法可以得到很好的压缩效果。

3.4与其他图像压缩方法结果比较

表1中显示的是与小波变换和神经网络进行对比的结果图，压缩比相同的情况下，任何图像在使用这个方法进行压缩后，图像的保障度都会比较高，质量与之前相比也得到了大幅度的提高，足以证明这样的压缩方法在仿真方面的高超技能。表中显示的结果也表明：可以在进行图像压缩技术的同时，将小波变换和支持向量机结合使用，这样更能够针对比例较大的压缩工作，不仅能够获得更清晰的结果，还能够增强压缩性能［3］。

4　结语

数字图像的压缩处理技术是一种专业性比较强，原理及操作过程都相对复杂的技术。数字图像压缩技术在未来的发展潜力是无法估量的，在计算机时代，数字图像占据了很大的市场，数字图像的国际标准也会在国际上得到科学的提升。

［1］ 张少迪，孙宏海.远距离激光光斑位置高精度测量方法［J］.中国激光，2012，（05）：23-25.

［2］ 杨晓，杨学友，叶声华.低码率下任意形状感兴趣区域编码［J］.光学精密工程，2012，（02）：77-79.

［3］ 杨多星，刘蕴红.基于概率补偿的无哈夫曼树变长压缩编码［J］.微电子学与计算机，2011，（09）：88-90

Application and research of digital image compression technology

ZHOUJing
（Institute ofAutomation，HeilongjiangAcademyofSciences，Harbin 150090，China）

Redundancy compression method and the entropy compression method are widely used in image compression，digital，and have been widely used in daily life.The working principle of the digital image is the image into the computer digits，and common used algorithm is shape adaptive discrete wavelet transform method，Egger method，and shape adaptive DCT（SA-DCT）algorithm.Through the final calculation，the best simulation application studyon effect ofwavelet transformimage compression technologycan be extended.

Digital image；Compression technology；Application

图3　输入及解压图像Figure 3 input and decompressed image

TP391.41

A

1674-8646（2015）04-0038-02

2015-01-14

周晶（1987-），女（满族），黑龙江虎林人，学士，助理工程师，主要从事计算机网络方向的研究。