图象压缩与处理
田捷 研究员,博士生导师
中国科学院自动化研究所 http://www.3dmed.net Email: tian@dr.com
一,图像文件综述 二,CCITT G4压缩方法 三,JBIG标准 四,JBIG2标准 五,JPEG压缩标准 六,小波变换编码 七,JPEG2000 八,简单介绍图象处理 九,结束语
一,图像文件综述
图像可粗分为两大类:位映象图像和 向量图像. 点阵图象 – bmp,jpg,tiff,pcx等 矢量图象 – dwg等
 基于计算机的位映象图像是对电视图 像的数字化,它易于描述真实景物,真实 世界中的景物可以用扫描仪生成图像文件 并在计算机上显示.而向量图像易于表达 艺术家设计的图形.这两者在表达方式上 不同.
 为简单起见,可把位映象图像看成是 一点矩阵(简称点阵).对于 单色位映象图 像或打印机输出的图像而言,矩阵中的每 个点要么为1要么为0 (1代表黑,0代表白) .在图形中,把矩阵中的点称为象素 (pixel).
位映象图像根据彩色数分为以下四类: 单色图像 具有4—16种彩色的图像 具有32—256色的图像 256色以上的图像.
 也可把这四类图像称为 单色图像 低彩色分辨率图像 中等彩色分辨率图像 高彩色分辨率图像.
 在讨论位映象图像的彩色时,通常用 保存彩色信息所需的位数来定 义彩色数 .把单色图像称为是1位图像,这是因为 图像中的每个象素仅 需1位信息;把16色 图像称为是4位彩色图像,这是因为图像 中的每个 象素需4位信息;要表示16种的 中不同的彩色,象素必须由4位组成,由 于 4色图像和8色图像不太常用,所以一 般也就用不到"2位彩色图像"和 "3位彩色 图像".
 在PC机上,一种常见的图像是256色 图像,也称8位彩色图像. 256色图像有 照片效果,比较真实.另外一种具有全彩 色照片表达能力 的图像为24位彩色图像 .由于彩色的种类很多,每个象素需24位 ,使 得彩色图像所需的存储空间很大. 压缩问题就成了图象处理图象传输的关键 内容了.
二,CCITT G4压缩方法
CCITT G4是该委员会(CCITT)提出的 关于黑白二值图象的压缩方法的一个规范 .CCITTG4是基于变长游程编码和改进的 霍夫曼编码的.主要用于传真与黑白图象 相关的领域.
1. 技术特点 2. 编码方法 3. 霍夫曼编码 4. CCITT文件格式
1. 技术特点
编解码算法简单; 完全无损压缩; 文件格式灵活,可嵌入到TIFF文 件中;
2. 编码方法
该规范首先以8副标准样张为统计 依据,根据各种游程出现的概率编出霍 夫曼码表,实际的编码过程只是查表的 过程,因此完全可以实现实时处理.根 据统计结果,实际上RL在0-64的居多, 于是该码表又分为结尾码和组合基干码 的两种.
 首先要取得黑白象素的游程,然后 根据游程查表取的对应的码字. 一行数据是由一系列的不同长度的 码字组成的,每个码代表了所有黑象素 或白象素的游程长度. 为了保证编解码 色彩同步,所有行都是以一个白游程码 字组开始的,如果实际的扫描行是一黑 象素游程开始的,就发送一个0游程的
白象素.黑白游程码字都由霍夫曼码表 查表取得.每个游程由一个结束码加0 个或多个组合基干码构成的. 游程在0-63的仅由对应的结束码字 表示; 游程在64-2523之间的由与游程最为 接近的的组合基干码和代表实际游程和 组合基干码的游程差值的结束码构成;
大于2624的游程首先由2560的组合基干 码,如果大于2560的部分仍大于等于 2560,就再用2560的租户基干码,如此 知道剩余的游程小于2560,剩余的游程 有组合基干码和结束码构成. CCITTG4建议熵编码采用改进的霍 夫曼编码.
3. 霍夫曼编码
霍夫曼编码(Huffman encoding) 是常用的压缩方法之一,它是通过用更 有效的代码代替数据来实现的.霍夫曼 编码最初是为了对文本文件进行压缩而 建立的,迄今已经有很多变体.它的基 本思路是出现频率越高的值,其对应的 编码长度越短,反之出现频率越低的值 ,其对应的编码长度越长.
 霍夫曼编码很少能达到8:1的压缩 比,此外它还有以下两个不足: ①它必须精确地统计出原始文件中 每个值的出现频率,如果没有这个精确 统计,压缩的效果就会大打折扣,甚至 根本达不到压缩的效果.霍夫曼编码通 常要经过两遍操作,第一遍进行统计, 第二遍产生编码,所以编码的过程是比

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