图像压缩编码

1、图像压缩编码的必要性

图像的数据量非常大。为了有效地传输和存储图像，有必要压缩图像的数据量。随着现代通信技术的发展，要求传输的图像信息的种类和数据量愈来愈大。若不对此进行数据压缩，便难以推广应用。
图像数据可以进行压缩有几方面的原因。首先，原始图像数据是高度相关的，存在很大的冗余。数据冗余造成比特数浪费，消除这些冗余可以节约码字，也就是达到了数据压缩的目的。大多数图像内相邻像素之间有较大的相关性，这称为空间冗余。序列图像前后帧内相邻之间有较大的相关性，这称为时间冗余。其次，若用相同码长来表示不同出现概率的符号也会造成比特数的浪费，这种浪费称为符号编码冗余。如果采用可变长编码技术，对出现概率高的符号用短码字表示，对出现概率低的符号用长码字表示，这样就可大大消除符号编码冗余。再次，有些图像信息（如色度信息、高频信息）在通常的视感觉过程中与另外一些信息相比来说不那么重要，这些信息可以认为是心里视觉冗余，去除这些信息并不会明显地降低人眼所感受到的图像质量，因此在压缩的过程可以去除这些人眼不敏感的信息，从而实现数据压缩。

2、图像压缩编码的可行性

原始数字图像数据是高度相关的，存在很大的冗余。冗余分为时间冗余（序列图像前后帧内相邻之间有较大的相关性）和空间冗余（大多数图像内相邻像素之间有较大的相关性）。有些图像信息在视感觉过程中不那么重要，去除这些信息并不会明显地降低人眼所感受到的图像质量，因此在压缩的过程中可以去除这些人眼不敏感的信息，从而实现数据压缩。

3、图像压缩编码的分类
     图像压缩编码技术从不同的角度出发，有不同的分类方法。根据压缩过程有无信息损失，可分为有损编码和无损编码。按压缩技术所依据和采用的数学理论和计算方法分可以分为统计编码、预测编码和变换编码。

有损编码
有损编码又称为不可逆编码，是指对图像进行有损压缩，致使解码重新构造的图像与原始图像存在一定的失真，即丢失了了部分信息。由于允许一定的失真，这类方法能够达到较高的压缩比。有损压缩多用于数字电视、静止图像通信等领域
无损编码
无损压缩又称可逆编码，是指解压后的还原图像与原始图像完全相同，没有任何信息的损失。这类方法能够获得较高的图像质量，但所能达到的压缩比不高，常用于工业检测、医学图像、存档图像等领域的图像压缩中。

 统计编码  统计编码是根据消息出现概率的分布特性而进行的压缩编码 , 它有别于预测编码和变换编码。这种编码的宗旨在于,在消息和码字之间找到明确的一一对应关系 , 以便在恢复时能准确无误地再现出来,或者至少是极相似地找到相当的对应关系,并把这种失真或不对应概率限制到可容忍的范围内。常用的编码有：霍夫曼编码（Huffman）、行程编码（Shannon－Famo）、算术编码等。
预测编码   它是利用空间中相邻数据的相关性 , 利用过去和现在出现过的点的数据情况来预测未来点的数据。通常用的方法是差分脉冲编码调制 (DPCM) 和自适应差分脉冲编码调制 (ADPCM) 。
变换编码  该方法将图像光强矩阵 ( 时域信号 ) 变换到频域空间上进行处理。 在时域空间上具有强相关的信号 , 反映在频域上是某些特定的区域内能量常常被集中在一起 , 我们只需将主要注意力放在相对小的区域上 , 从而实现压缩。一般采用正交变换 , 如离散余弦变换 (DCT) 、离散傅立叶变换 (DFT) 、Walsh-Hadamard 变换 (WHT)和小波变换 (WT), 来实现压缩算法。

4、图像压缩的评价指标

压缩比和失真比失主要指标

压缩比：压缩比是指压缩过程中输入数据量和输出数据量之比

失真比：该性能指标主要是针对有损编码而言，是指图像经有损压缩，然后将其解码后的图像与原图像之间的误差。有损压缩会使原始图像数据不能完全恢复，信息受到一定的损失，但压缩比较高，复原后的图像存在一定的失真。

5、6.2-2压缩图片