2022-12-04 更新：纪念博主的另一篇连载博客《闲谈核算机网络》完结啦！

引流一下嘻嘻♥

闲谈核算机网络连载的所有章节：

1.闲谈核算机网络：概述 —— 从来源开始到分层协议结构，初识终究什么是核算机网络？ – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)

图画处理技能相关常识目录（次序）：

图画处理技能Digital Image Processing：导论 —– 初始图画 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：导论 —– 图画工程 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：导论 —– 图画处理体系 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：MATLAB介绍 —– 工作环境 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画获取 —– 三、MATLAB根底常识 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画获取 —– 图画获取进程以及相关函数 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画改换 —– 算数运算与调集改换 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画改换 —— 形态学改换 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画改换 —– 霍夫改换hough （部分特征检测） – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理结束：图画改变 —– 傅里叶改换 FT / FFT （空间域转频率域灰度函数转频率函数） – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：图画改换 —- 离散余弦改换 DCT (图画紧缩低频) – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：数字图画增强 —– 一、图画空域增强 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：数字图画增强 —– 图画频域增强 DFT – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：数字图画康复 —– 图画退化/康复、图画噪声、图画空域/频域康复技能 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：数字图画紧缩 —– 图画冗余、无损紧缩、有损紧缩、图画紧缩规范 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)
图画处理技能：数字图画切割 —— 图画切割、鸿沟切割（边缘检测）、区域切割 – slowlydance2me – 博客园 (cnblogs.com)

一、基本概念

数据紧缩是指削减表明给定信息量所需的数据量。

• 图画冗余

对信息进行编码：

• 出现概率较高的信息单元，赋予较短的编码;

• 出现概率较低的信息单元，赋予较长的编码

这样，总的编码长度就能缩短不少。

图画冗余是数字图画紧缩的首要问题

图画冗余界说：

初识图像处理技术：数字图像压缩 ----- 图像冗余、无损压缩、有损压缩、图像压缩标准

数据紧缩的本质是用尽量少的比特数表达尽可能多的灰度级。

 当一幅图画的灰度级，直接用自然二进制编码来表明时，冗余总会存在。

 在这种情况下处理编码冗余的底子根底便是：

图画是由具有规矩的、在某种程度上具有可猜测的形态（形状）和反射的对

象组成，而且通常对图画进行取样以便描绘的对象远大于图画元素。

图画冗余分类：

① 空间冗余

② 时刻冗余

③ 信息熵冗余

④ 结构冗余

⑤ 常识冗余

⑥ 心思视觉冗余

• 图画编码与解码

图画紧缩分类：

• 无损紧缩lossless：紧缩进程可逆的，紧缩后的图画能够彻底康复出本来的

图画信息；

• 有损紧缩lossy：紧缩进程不可逆，无法彻底康复出原图画，信息有一定的

丢掉，紧缩率比无损紧缩高

二、无损紧缩

无损图画紧缩编码

 无损紧缩编码便是运用数据的统计冗余进行紧缩，可彻底恢康复始数据而不

引起任何失真。

 广泛用于文本数据，程序和特殊运用场合的图画数据紧缩。

 常常运用的无损紧缩办法有：

基本原理：是将运用次数多的字符用长度较短的编码替代，而运用次数少的

则运用较长的编码，而且确保编码的仅有可解性。

•最底子的原则：累计的字符的统计数字与字符的编码长度的乘积最小，也就

是权值的和最小

huffman编码示例：

Huffman编码特色：

① 霍夫曼编码具有不仅有性。

② 霍夫曼编码对不同信源具有不同的编码效率。

③ 霍夫曼编码的成果不等长，硬件完成有相当大的困难，而且误码传达严峻。

三、有损紧缩

有损紧缩：是运用了人类对图画或声波中的某些频率成分不敏感的特性,答应紧缩

进程中丢失一定的信息。

• 虽然运用有损紧缩不能彻底恢康复始数据,但是所丢失的部分对了解原始图画

的影响缩小,却换来了大得多的紧缩比。

• 有损紧缩广泛运用于语音、图画和视频数据的紧缩。常见的声音、图画、视频

紧缩基本都是有损的

• DPCM编码器（线性猜测）

DPCM编码：PCM脉冲编码调制+增量调制

 DPCM编码是一种线性猜测编码

• 用已经曩昔的抽样值来猜测当前的抽样值

• 运用信号的相关性找出能够反映信号改变特征的一个差值量

进行编码。

 解决问题：信号的瞬时斜率比较大

 DPCM：Differential Pulse Code Modulation

 脉码增量调制，或称差值脉码调制

• 离散余弦编码器（除去相关性/能量集中低频/图画紧缩的关键步骤）

• 离散余弦改换(Discrete Cosine Transform, DCT)

– 是数码率紧缩常用的一个改换编码办法。

– 任何接连的实对称函数的傅里叶改换中只含余弦项，因而余弦改换与傅里

叶改换一样有清晰的物理意义。

– 图画信息一般都具有高度的相关性,因而任何紧缩机制的目的在于除去数据

中存在的相关性。

– 相关性便是依据给出的一部分数据来判别出其相邻的数据,在实践中存在很

多数据相关性，常见的有：

• 空间相关性

• 频率相关性

• 时刻相关性等。

– 在图画紧缩编码中，削减空间相关性的首要办法是正交改换。

– 从数学上看,用于图画紧缩编码的正交改换有很多种，如K-L改换、DCT 变

换、Fourier改换、Walsh改换等。

– 依据均方差最小原则，K-L改换具有最佳改换特性，DCT 改换次之。但是实

现K-L改换时的核算量很大，因而常用DCT 改换替代。

– 图画数据经过 DCT改换，可完成用一个和本来不同的数学基来表明数据，

其数据的相关性能够显露出来或被拆开。

– 在这种情况下，大部分的系数都接近于零，能够疏忽，所以能够将余下的

信息存储在一个较小的数据包里。由此完成了图画的紧缩。

与Fourier改换联系亲近，运用广泛：信号处理、图画处理。

是图画紧缩的关键步骤

离散余弦改换具有很强的”能量集中”特性：大多数的自然信号（包含声音

和图画）的能量都集中在离散余弦改换后的低频部分

• 小波改换基本原理（多分辨率分化、核心系数编码）

傅里叶改换对于非平稳信号的分化会丢失其在时域上的改变信息

小波改换的基本思想类似于傅里叶改换，便是用信号在一簇基函数构成的空间

上的投影表征该信号。

• 小波改换在时域和频域一起具有杰出的部分化功能，有一个灵活可变的时刻-

频率窗，这在理论和实践运用中都有重要意义。

小波改换与经典的傅里叶改换不一样，傅里叶改换基是固定的，而函数只需满意容许性条件，就能够称为小波基。

• 改换基的选择问题：需要依据具体运用要求和被处理的原函数的特色来选择小波改换基

*小波改换用于图画编码的一般步骤便是把图画进行多分辨率分化，分

解成不同空间、不同频率的子图画，然后再对子图画进行系数编码。

• 系数编码是小波改换用于紧缩的核心，紧缩的实质是对系数的量化压

缩

四、图画紧缩规范

• 世界规范化组织(ISO)和世界电工委

员会(IEC)

– 关于静止图画的编码规范• JPEG （有损）

JPEG（Joint Photographic Experts Group,联合图画专家组)

– 是最常用的图画文件格局，是一种有损紧缩格局；

– JPEG紧缩技能非常先进，能够用最少的磁盘空间得到较好的图画品质;

JPEG算法共有4种运行形式

① 无损紧缩算法,能够确保无失真地重建原始图画。

② 依据DCT的次序形式，按从上到下，从左到右的次序对图画进行编码，称

为基本体系。

③ 依据DCT的递进形式，指对一幅图画按由粗到细对图画进行编码。

④ 分层形式。以各种分辨率对图画进行编码，能够依据不同的要求，获得不

同分辨率的图画

• JPEG2000；

JPEG 2000紧缩率比JPEG高约30%；

JPEG 2000的一个重要特性是能完成渐进传输：

JPEG 2000另一个长处便是感兴趣区域特性。

JPEG 2000一个最大改进是它采用小波改换替代了余弦改换

• JPEG 2000 对比特错误具有鲁棒性，抗干扰性好，易于操作；

• JPEG 2000的一个重要特性是能完成渐进传输：

– 先传输图画的概括，然后逐步传输数据，不断提高图画质量；

– 运用JPEG 2000下一个图片，用户可先看到这个图片的概括或缩影，然后再

决议是否下载；

– 下载时能够依据用户需要和带宽来决议下载图画质量的好坏，然后操控数

据量的大小

JPEG XL ：

　　2021年7月，联合图画专家小组（JPEG）宣布开发出了一种全新的图画编码格

式– JPEG XL。它向后兼容 JPEG 格局，提供更有效的紧缩并对 HDR 等现代

规范提供支撑。

　　JPEG XL 图画编码体系（ISO/IEC 18181）具有丰厚的功能集，并针对响应式

网络环境进行了优化，确保内容在各种设备上都能很好地呈现出来。它还包含

一些功能，协助你从旧的 JPEG 格局搬迁，这种格局能够追溯到 20 世纪 80

时代。

JPEG XL 的首要优势：

– 在相同的片面质量下，尺寸大大减小；

– 快速，可并行化的解码和编码装备；

– 现有JPEG的渐进，无损，动画和可逆转码等功能；

– 支撑高质量运用，包含宽色域，更高的分辨率/位深度/动态规模以及视觉无

损编码

– 关于活动图画的编码规范• MPEG-1

• MPEG-2

• MPEG-4等；

• 世界电信联盟(TU-T)

– 关于电视电话/会议电视的视频编码规范• H.261

• H.263等；

初识图像处理技术：数字图像压缩 —– 图像冗余、无损压缩、有损压缩、图像压缩标准