试论数字图像编码技术

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1、试论数字图像编码技术［摘要］本文论述了数字图像编码技术的必要性和可行性•介绍了三种编码方式（信息保持编码、保真度编码、特征提取），并对具体的编码方法进行了分类（平均信息法、预测编码法、变换编码方法等），最后对图像编码技术的发展方向进行了展望。［关键词］数字图像、编码编码方法中图分类号：TN131+.4文献标识码：A文章编号：1引言数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像侍号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。早期图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理屮，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。常见的图像处理有图像数字化、

2、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割与图像分析等。图像编码是对图像信息进行编码，可以压缩图像的侍息量，以便满足传输与存储的要求。木文主要介绍了图像编码的基本原理和技术方法。一幅二维数字图像可以由一个二维亮度函数通过采样和量化后而得到的一个二维数组表示。这样一个二维数组的数据量通常很大，从而对存储、处理和传输都带来了许多问题，提出了许多新的要求。为此人们试图采用对图像新的表达方法以减少表示一幅图像需要的数据量，这就是图像编码所要解决的主要问题。压缩数据量的主要方法是消除冗余数据，从数学也度来讲是耍将原始图像转化为从统计尤度看尽可能不相关的数据集。这个转换要在图像进行存储、处理和传输之前

3、进行，然后将圧缩了的图像解压缩以重建原始图像，即通常所称的图像编码和图像解码。2传统编码方法传统的编码方法可以分成两大类，预测编码方法（对应空域方法）和变换编码方法（对应频域编码方法）。预测编码方法的优点是：算法一般较简单，易于用硬件实现；缺点是：压缩比不够大，承受误码的能力较差。由于它采用的最小均方误差准则不能反映人眼的视觉心理特性，近年來已较少单独采用，而是与其他方法混合使用。另外，由于DPCM编码系统会引起斜率过载、界线繁忙、颗粒噪声和轮廓噪声，在使用中应加以考虑。变换编码方法的优点是：压缩比高、承受误码能力强；缺点是：算法较复杂。3现代编码方法31第二代图像编码方法第二代图像编

4、码方法［2］是针对传统编码方法中没有考虑人眼对轮廓、边缘的特殊敏感性和方向感知特性而提出的。它认为传统的第一代编码技术以信息论和数字信号处理技术为理论基础，出发点是消除图像数据的统计冗余信息，包括信息爛冗余、空间冗余和时间冗余。其编码圧缩图像数据的能力已接近极限，压缩比难以提高。第二代图像编码方法充分利用人眼视觉系统的生理和心理视觉冗余特性以及信源的各种性质以期获得高压缩比，这类方法一般要对图像进行预处理，将图像数据根据视觉敏感性进行分割。按处理方法的不同，第二代图像编码方法可分为两种典型的编码技术［3］：一种是基于分裂合并的方法，先将图像分为纹理和边缘轮廓，然后各自采用不同的方法编码

5、；另一种是基于各向异性滤波器的方法，先对图像进行方向性滤波，得到不同方向的图像信息，再根据人眼的方向敏感性对各个通道采用特定的方法单独编码。32分形图像编码分形图像编码是在分形几何理论的基础上发展起來的一种编码方法。分形理论是欧氏几何相关理论的扩展，是研究不规则图形和混沌运动的一门新科学。它描述了自然界物体的自相似性，这种自相似性可以是确定的,也可以是统计意义上的。这一理论基础决定了它只有对具备明显自相似性或统计自相似性的图像，例如海岸线、云彩、大树等才有较高的编码效率。而一般图像不具有这一特性，因此编码效率与图像性质学特性有关，而且分形图像编码方法实质上是通过消除图像的几何冗余来压缩

6、数据的，根本没冇考虑人眼视觉特性的作用。33基于模型的图像编码基于模型的图像编码技术［4］是近几年发展起来的一种很有前途的编码方法。它利用了计算机视觉和计算机图形学中的方法和理论，其基本出发点是在编、解码两端分别建立起相同的模型，针对输入的图像提取模型参数，或根据模型参数重建图像。模型编码方法的核心是建模和提取模型参数，其中模型的选取、描述和建立是决定模型编码质量的关键因素。为了对图像数据建模，一般要求对输入图像要有某些先验知识。基于模型的图像编码方法是利用先验模型來抽取图像中的主要信息，并以模型参数的形式表示它们，因此可以获得很高的压缩比。然而在模型编码方法的研究中还存在很多问题，例

7、如：①模型法需耍先验知识，不适合一般的应用；②对不同的应用所建模型是不一样的；③在线框模型中控制点的个数不易确定，还未找到有效的方法能根据图像内容来选取；④由于利用模型法压缩后复原图像的人部分是用图形学的方法产生的，因此看起来不够自然；⑤传统的误差评估准则不适合用于对模型编码的评价。34小波图像编码一维连续小波变换可看成原始信号和一组不同尺度的小波带通滤波器的滤波运算，从而可把信号分解到一系列频带上进行分析处理。将其离散化示即为离散小波变换。小