圖像無損壓縮算法JPEG—LS實(shí)現(xiàn)及性能研究

宋鴻梅+徐學(xué)慶+牟海維+趙冬巖

摘要： 對(duì)圖像的無損壓縮算法進(jìn)行了研究，討論了JPEGLS圖像壓縮算法，闡述了該算法的基本原理，對(duì)其實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并用C語言實(shí)現(xiàn)了該算法。大量圖像壓縮實(shí)驗(yàn)表明，該算法是一種優(yōu)越的無損壓縮算法，對(duì)于多數(shù)圖像，壓縮比可以非常接近無損壓縮極限，并且算法的運(yùn)算時(shí)間很少，一幅512×512的8比特灰度圖像的壓縮和解壓縮時(shí)間是毫秒級(jí)的，完全可以滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。

關(guān)鍵詞： 圖像壓縮； 無損壓縮； JPEGLS； 熵編碼

中圖分類號(hào)： TN 911文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.008

引言按照能否精確重建圖像分類，圖像壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩種方式。有損壓縮放棄某些人眼容易忽略的信息，達(dá)到比較高的壓縮比，因而得到廣泛應(yīng)用。無損壓縮只是消除了冗余度，而沒有任何信息的損失。無損壓縮能夠達(dá)到的壓縮比十分有限，因此無損壓縮僅應(yīng)用在相對(duì)珍貴或者獲取成本高昂的圖像保存中，例如珍貴文獻(xiàn)的數(shù)字資源，醫(yī)學(xué)或遙感圖像。但隨著電子行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對(duì)高品質(zhì)圖像的需求日益增長(zhǎng)，日常生活中，人們希望能夠完整保存某些有紀(jì)念意義的照片。在科學(xué)研究中，人們希望把能夠記錄時(shí)代信息的圖像完整保存起來，為后世或后來的研究保留完整的資料。但圖像資料數(shù)據(jù)量龐大，存儲(chǔ)這些資料給存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸常來很大的壓力，只有無損壓縮技術(shù)的發(fā)展才可解決。無損壓縮是沒有任何信息損失的壓縮，即100%重建原圖像，無損壓縮極限受其信息熵決定。即對(duì)于8位圖像，最大壓縮比為8/H（x），H（x）為圖像信息熵。圖像的信息熵不一樣，同一種算法對(duì)不同的圖像壓縮比是不一樣的。常見的無損壓縮方法有預(yù)測(cè)編碼、熵編碼和LZW編碼等。無損圖像壓縮算法是上述幾種算法的組合，或再輔以某種正交變換。文獻(xiàn)[1]系統(tǒng)地評(píng)估了以下幾種無損壓縮算法。但這幾種方法都只是針對(duì)某一類圖像壓縮有效，為此聯(lián)合圖像專家組（JPEG）制定了無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)：JPEGLS。JPEGLS綜合了預(yù)測(cè)編碼，游程編碼以及熵編碼，雖然對(duì)某一類圖像的壓縮效果不一定最好，但具有最廣泛的實(shí)用性。

摘要： 對(duì)圖像的無損壓縮算法進(jìn)行了研究，討論了JPEGLS圖像壓縮算法，闡述了該算法的基本原理，對(duì)其實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并用C語言實(shí)現(xiàn)了該算法。大量圖像壓縮實(shí)驗(yàn)表明，該算法是一種優(yōu)越的無損壓縮算法，對(duì)于多數(shù)圖像，壓縮比可以非常接近無損壓縮極限，并且算法的運(yùn)算時(shí)間很少，一幅512×512的8比特灰度圖像的壓縮和解壓縮時(shí)間是毫秒級(jí)的，完全可以滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。

關(guān)鍵詞： 圖像壓縮； 無損壓縮； JPEGLS； 熵編碼

中圖分類號(hào)： TN 911文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.008

引言按照能否精確重建圖像分類，圖像壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩種方式。有損壓縮放棄某些人眼容易忽略的信息，達(dá)到比較高的壓縮比，因而得到廣泛應(yīng)用。無損壓縮只是消除了冗余度，而沒有任何信息的損失。無損壓縮能夠達(dá)到的壓縮比十分有限，因此無損壓縮僅應(yīng)用在相對(duì)珍貴或者獲取成本高昂的圖像保存中，例如珍貴文獻(xiàn)的數(shù)字資源，醫(yī)學(xué)或遙感圖像。但隨著電子行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對(duì)高品質(zhì)圖像的需求日益增長(zhǎng)，日常生活中，人們希望能夠完整保存某些有紀(jì)念意義的照片。在科學(xué)研究中，人們希望把能夠記錄時(shí)代信息的圖像完整保存起來，為后世或后來的研究保留完整的資料。但圖像資料數(shù)據(jù)量龐大，存儲(chǔ)這些資料給存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸常來很大的壓力，只有無損壓縮技術(shù)的發(fā)展才可解決。無損壓縮是沒有任何信息損失的壓縮，即100%重建原圖像，無損壓縮極限受其信息熵決定。即對(duì)于8位圖像，最大壓縮比為8/H（x），H（x）為圖像信息熵。圖像的信息熵不一樣，同一種算法對(duì)不同的圖像壓縮比是不一樣的。常見的無損壓縮方法有預(yù)測(cè)編碼、熵編碼和LZW編碼等。無損圖像壓縮算法是上述幾種算法的組合，或再輔以某種正交變換。文獻(xiàn)[1]系統(tǒng)地評(píng)估了以下幾種無損壓縮算法。但這幾種方法都只是針對(duì)某一類圖像壓縮有效，為此聯(lián)合圖像專家組（JPEG）制定了無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)：JPEGLS。JPEGLS綜合了預(yù)測(cè)編碼，游程編碼以及熵編碼，雖然對(duì)某一類圖像的壓縮效果不一定最好，但具有最廣泛的實(shí)用性。

摘要： 對(duì)圖像的無損壓縮算法進(jìn)行了研究，討論了JPEGLS圖像壓縮算法，闡述了該算法的基本原理，對(duì)其實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并用C語言實(shí)現(xiàn)了該算法。大量圖像壓縮實(shí)驗(yàn)表明，該算法是一種優(yōu)越的無損壓縮算法，對(duì)于多數(shù)圖像，壓縮比可以非常接近無損壓縮極限，并且算法的運(yùn)算時(shí)間很少，一幅512×512的8比特灰度圖像的壓縮和解壓縮時(shí)間是毫秒級(jí)的，完全可以滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。

關(guān)鍵詞： 圖像壓縮； 無損壓縮； JPEGLS； 熵編碼

中圖分類號(hào)： TN 911文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.04.008

引言按照能否精確重建圖像分類，圖像壓縮有無損壓縮和有損壓縮兩種方式。有損壓縮放棄某些人眼容易忽略的信息，達(dá)到比較高的壓縮比，因而得到廣泛應(yīng)用。無損壓縮只是消除了冗余度，而沒有任何信息的損失。無損壓縮能夠達(dá)到的壓縮比十分有限，因此無損壓縮僅應(yīng)用在相對(duì)珍貴或者獲取成本高昂的圖像保存中，例如珍貴文獻(xiàn)的數(shù)字資源，醫(yī)學(xué)或遙感圖像。但隨著電子行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對(duì)高品質(zhì)圖像的需求日益增長(zhǎng)，日常生活中，人們希望能夠完整保存某些有紀(jì)念意義的照片。在科學(xué)研究中，人們希望把能夠記錄時(shí)代信息的圖像完整保存起來，為后世或后來的研究保留完整的資料。但圖像資料數(shù)據(jù)量龐大，存儲(chǔ)這些資料給存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸常來很大的壓力，只有無損壓縮技術(shù)的發(fā)展才可解決。無損壓縮是沒有任何信息損失的壓縮，即100%重建原圖像，無損壓縮極限受其信息熵決定。即對(duì)于8位圖像，最大壓縮比為8/H（x），H（x）為圖像信息熵。圖像的信息熵不一樣，同一種算法對(duì)不同的圖像壓縮比是不一樣的。常見的無損壓縮方法有預(yù)測(cè)編碼、熵編碼和LZW編碼等。無損圖像壓縮算法是上述幾種算法的組合，或再輔以某種正交變換。文獻(xiàn)[1]系統(tǒng)地評(píng)估了以下幾種無損壓縮算法。但這幾種方法都只是針對(duì)某一類圖像壓縮有效，為此聯(lián)合圖像專家組（JPEG）制定了無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)：JPEGLS。JPEGLS綜合了預(yù)測(cè)編碼，游程編碼以及熵編碼，雖然對(duì)某一類圖像的壓縮效果不一定最好，但具有最廣泛的實(shí)用性。