图像的无损压缩编码方法及jpeg标准模式

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1、《现代电子技术》2002年第5期总第136期收稿日期：2Oo2一O2—29图像的无损压缩编码方法及JPEG标准模式MethodofImageLosslessCompressingCodingandJPEGStandardMode刘玮王红星LiuWeiWangHongxing(海军航空工程学院电子工程系烟台264001)(ElectronicDepartmentofNavyAviationEngineeringCollege，Yantai，264001，China)摘要概述了经典图像编码方法和无损数据压缩编码方法，分析了其基本思想和性能，介绍了

2、图像压缩编码的国际标准。并指出图像压缩编码正处于蓬勃发展之中。关键词无损压缩编码JPEG模式游程编码都是对字节串编码，但是LZW与RLC不同。LZW在1引言对数据文件进行编码的同时，生成了特定字符序列的图像无损压缩编码是信源编码的一个分支，是信表以及它们对应的代码。号与信息处理领域中的重要内容。目前发展迅速的多2经典图像编码一般方法媒体技术，在很大程度上依赖于图像压缩技术。例如一幅512×512、各分量为8b的中分辨率彩色图像，经典图像编码方法一般来说，图像编码分3个阶数据量为768kB，一张1．4MB容量的软盘只能存放段(如图1所示)：第1

3、是信号处理阶段，它是把图像近两幅这样的图像。如果是运动图像则数据量更大。所信号进行变换、处理，使数据处于容易压缩、量化的以只有压缩图像数据，才能实现图像的存储、传输和状态；第2是量化阶段，量化是用少量值表示多量值的处理。图像压缩是通信、多媒体计算机领域研究的重过程，这里产生压缩，同时也产生失真；第3是无失真点课题。它在工业、医学、军事、教育等诸多方面有编码，即产生输出数据流。对图像采用不同的处理、量着重要应用。化和熵编码方法，就产生了不同的图像编码方法。r——————]r————————]图像压缩经历了几十年的研究探索，目前已有多图像数据一l

4、信号处理l—I无失真编码I一压缩输出1．．．．．．．．．．．__jI．．．．．．．．．．．．．．．种方法，国际标准化组织制定了一系列的国际标准，例如静止图像编码标准JPEG，运动图像编码标准图1图像编码的三个阶段MPEG(1，2，4)和可视电话／会议电视图像编码标经典的编码方法是基于信息论的理论框架，对图准H．261等。另外，还有一些先进的图像编码方法处像进行线性处理，产生信息保持或限失真的压缩图像。于不断发展之中，如分形法、模型法和神经网络法等。主要有3大类：预测法、变换法和统计法。基于小波变换的图像编码也是一种新发展起来的编码(1)预测法

5、的基本思想根据数据的统计特性得方法。由于小波分析具有时一频分析、多分辨分析等到预测值，然后传输图像像素与其预测值的差值信号，优点，易与人类视觉特性相结合，可获得较好的压缩使传输的数码率降低，达到压缩的目的。预测法简单效果，所以小波变换的方法受到人们的高度重视。无经济，编码效率高，常用的方法有：PCM，DPCM，损数据压缩编码方法大致可分为两大类：基于统计概ADPCM等。预测法的主要问题是预测器的设计，一般率的方法和基于字典的技术。统计编码方法中最有代都采用以最小均方误差(MMSE)为准则的最佳预测表性的是利用概率分布特性的著名的霍夫曼设计。(

6、Huffman)编码方法；另一种也是利用概率分布特性(2)变换法的基本思想首先把图像分块，例如的编码方法——算术编码。基于字典技术的数据压缩8x8，16×16的像素块，然后再逐块进行正交变换，去技术有两种：一种是游程编码(RunningLength掉样本问的相关性。再对变换系数进行量化、编码。变Coding)，简称为RIC；另一种称之为LZW编码，它换法具有压缩比高、抗噪性能好等特点。常用的有余也是基于字典的技术压缩数据的，RIC与LZW算法弦变换(DCT)、WAISH变换、Fourier变换等。7图像的无损压缩编码方法及JPEG标准模式(3

7、)统计法是信息保持型压缩方法它利用数据量化的关键是码书的设计，现有LRG法、神经网络出现的分布特性消除其冗余度，如Huffman编码、算法、模拟退火法等。矢量量化法处于不断的发展之中。术编码等，压缩后的图像不会产生失真，即是一种熵3无损数据压缩编码方法保持型编码方法。经过4O多年的努力，人们形成了一种较完善、实用的编码方案，这就是一系列国际编码3．1霍夫曼编码标准JPEG、MPEG等所采用的基本编码框架。这种方霍夫曼编码是霍夫曼1952年提出的一种编码方法的框图如图2所示。法。霍夫曼编码的基本思想完全按照字符出现概率的大小，概率大的字符分配短

8、码，概率小的字符则分配长码，来构造最短的平均码长的异前头码，这种方法构造出来的码一定是最优的。霍夫曼编码中的几个问题：(1)Huffman编码是最佳的，但构造出来的