长期以来,使用离散余弦变换(DCT)的图像压缩作为图像变换编码(如EG)的主要技术,已经有了MPEG-1,MPEG-2等标准。然而,使用DCT变换编码的图像作为主要技术存在三个主要问题:压缩速度慢且压缩与解压缩时间不一致(大约为4:l)、方块效应和蚊式噪声。方块效应是由于在低频率的量化误差,并在分块DCT变换矩阵所造成的低频极限。像飞蠓的高量化误差引起的电晕效应,因为跨不同片迅速从目标到解码图像噪声造成传播和蚊式噪声。在实际系统中使用数字滤波和自适应量化,可以减少这两种错误,但是不能从根本上解决。算法本身造成了压缩与解压缩的时间不一致。二十世纪的结束,小波技术的飞速发展,新的活力注入到了图像编码中。
小波编码的思想主要来源于小波变换。具有多分辨率分析的小波变换,在规定的时间频率有一个本地信号表征,小波变换编码可以有效地解决阻塞效应和蚊式噪声,不仅提高了速度而且解决了压缩与解压缩的时间不一致的问题,可进一步提高图像的压缩比。
1.2国内外发展状况
上世纪50年代提出数字电视信号。主要编码方法,基于信息理论中,压缩比相对较小。起初,限于客观条件,只对帧内预测方法和子采样插补图像复原,视觉特性上也做了一些非常有限的,但有价值的工作。在1966 年JBNeal,对差分脉冲编码调制(DPCM)、脉冲编码调制(PCM)和电视的实验数据进行比较分析,1969年又进行了有关线性预测编码的实际实验。同年举行的第一次会议图像编码(PictureCodingSymP0sium),本次会议后,图像编码方法的研究取得了很大进展,变换编码和量化编码是当时的一个研究热点,变换编码是在1968年H.CAndrews提出的,进行变换编码,然后通过正交变换对图像的高频分量进行不定量去除,然后运行长度编码或霍夫曼编码,以达到压缩的效果的视觉效果。因为不同的正交变换,常用的变换压缩编码被分成的Karhunen-Loeve变换(KLT)、离散余弦变换(DCT)、离散哈达玛变换(DHT)、离散的倾斜变换(DST)。其中DCT压缩算法具有较好的编码,算术复杂性适中等优势。目前DCT压缩算法已经成为国际核心算法的图像编码标准(EG)。包括标量量化和矢量量化的量化编码是一种有效的图像压缩方法。
为了克服第一代图像质量不理想、图像压缩编码小的问题。 1985年Kunt等人提出了充分利用人类视觉特性的第二代图像压缩编码。在19世纪末,人们已经提出多分辨率表示图像的计划,其主要方法有子带编码和金字塔压缩编码。它们使用不同类型的线性滤波器使图像分解到不同的频段,针对不同的频带中的系数,使用不同的压缩编码方法。这些方法有以下优点:渐进式传输的多分辨率表示的图形信号,在不同的分辨率的信号占据不同的频带。1987年Mallat第一次巧妙地把多尺度计算机视觉分析引入到小波变换。后来,针对分形图像编码,学者们提出了各种方法,掀起了新的高潮。如Y.Zhao利用分形和DCT相结合,由DCT保留图像细节使其取得了良好的效果。 hamzaoui等实现了矢量量化和分形编码的组合。戴维斯小波变换域分析的分形编码算法,实现了在小波域的分形变换。但由于分形压缩编码处理,计算量很大,导致编码时间长,提高了压缩比,并降低失真度,这限制了它的有用性。解决这个问题的一个重要方法来是要正确分类定义域和值域块,分类的作用是缩小最佳匹配的搜索范围,范围块匹配仅在相同种类的匹配块进行,因此全球搜索变成了局部搜索,实现了减少编码时间的目的。
20世纪90年代,又取得了一系列新的图像压缩编码的成就,最先由A.5.Lewis和G.Kno环ES提出了零树的编码法,通过小波系数的相似之处和同一方向的子带小波系数,即使是一点点,可能是高一级(高频率)同方向子带中相应位置的小波系数也较小,使用被称为一个树形结构小波树来组织小波系数,它可以方便地去除在频域和空间域的相关性。由Shapiro提出的嵌入式零树小波算法是迄今为止最有效的方法,通过结合比特平面编码来设计的零树编码方法,它有效地利用小波系数的特性,可扩展的图像编码,但存在不同程度算法的时间复杂度和空间复杂度较高。目前,小波变换的图像压缩编码算法已经成为一个重要的研究方向,在图像压缩领域,基于小波变换的图像压缩编码算法将国际图像压缩标准的核心算法。 matlab基于小波变换的图像压缩技术(2):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_57884.html