36、图像压缩技术入门

图像压缩技术入门

1. 图像压缩概述

图像压缩技术在当今数字化时代至关重要，它能有效减少数据存储空间和传输带宽需求。压缩技术主要分为无损压缩和有损压缩。

无损压缩要求解压后的数据与原始数据完全一致，常用于对数据准确性要求极高的场景，如医学成像和天文图像。在医学成像中，若采用有损压缩方案压缩数字X光片，可能会影响诊断准确性。

有损压缩则适用于对重建数据保真度要求不高的情况，人类感知系统难以察觉细微差异的数据，如普通图像、视频、图形、语音和音频等。有时，还存在感知无损压缩方案，即只要重建数据与原始数据在人类感知上无差异，可允许一定程度的损失。例如，自然图像中平滑非边缘区域相邻像素值的微小相对变化，人眼很难察觉。

数据压缩方案还可分为静态和动态。静态方法中，消息（数据或信号）集合到压缩代码集合的映射固定不变；动态方法的映射会随时间变化。若代码能随整体特征变化而自适应调整，则称为自适应动态方法。例如，当源符号的出现概率随时间变化时，可自适应地制定符号的二进制码字，以提高压缩效率。

2. 源编码算法

源编码算法常用于数据压缩，从信息论角度看，源编码涵盖无损和有损压缩，但研究中常特指无损编码。在信号处理领域，源编码指基于源模型的编码。以下介绍几种常见的源编码算法。

2.1 游程编码

在典型图像中，相邻像素高度相关，平滑区域的连续像素往往相同或变化极小。对于二进制图像，常由连续的 0 或 1 组成。即使灰度或彩色图像的连续像素不完全相同但变化缓慢，也可通过预处理使处理后的连续像素值相同。

游程编码是一种简单的源编码方法，适用于数据集中存在连续相同数据的情况。例如，数据