4.2 图形图像及其处理

1. 4.2图形图像及其处理 • 矢量图与位图 • 与位图质量有关的因素 • 图像文件格式 • 静态图像JPEG压缩与编码技术

2. 它可以产生和操作矢量图形和各个片段，可以任意移动、缩小、放大、旋转和扭曲各个部分。即使互相覆盖，也依然保持个子的特性。它可以产生和操作矢量图形和各个片段，可以任意移动、缩小、放大、旋转和扭曲各个部分。即使互相覆盖，也依然保持个子的特性。 图像方法与图形方法的差别：图像方法比图形方法需要更多的空间去存储，并且它侧重于“获取”、“复制”和“技巧性”；但图形方法侧重于“绘制”、“创造”和“艺术性”。 矢量图与位图图像 矢量图：是一种抽象化的图形，不直接描述数据的每一点，而是描述产生这些点的过程和方法。 位图图像：是一种在空间和亮度上已经离散化的图像。

3. 与位图质量有关的因素 • 分辨率：通常位图有3种分辨率 1)屏幕分辨率：在特定显示方式下，计算机屏幕上最大的显示区域，使用水平和垂直的像素表示。 2)图像分辨率：数字化图像的大小，以水平和垂直方向上的像素点表示 。 3)像素分辨率：一个像素的宽与高的比值，一般应为1：1，不合适的像素分辨率将会导致图像变形、失真。 • 图像颜色数：在一幅位图图像中，为了描述静止图像的色彩和灰度效果，最多能使用的颜色数，在单色图像时就是灰度等级。 • 位图图像的数据量：无论是存储、传输还是显示静止图像，都与其对应的位图图像的数据量的大小有关。

4. 图像文件格式 • 常见的图像文件格式有BMP、PCX、GIF、JPG、TIFF等格式。各种图像文件格式应用于不同的场合，某些场合通常只能使用某种格式的图像文件。对于图像处理软件而言，大多数图像文件都能直接予以处理，少数文件格式需要经过格式转换才能处理。

5. 基本系统 基于空间线性预测技术 基于DCT的有损压缩算法 增强系统 静态图像JPEG压缩与编码技术 • JPEG标准适用于任何连续色调的图像，对彩色空间、分辨率、图像内容等没有任何限制。 基本压缩方法

6. 基于DPCM的无损压缩：在JPEG标准中，它的基于DPCM的无损压缩编码模式能保证准确地恢复数字图像的原有样本数据，与原有数字图像相比不产生任何失真，因而可用来满足需要无失真压缩图像数据的特殊应用场合。这种模式使用一种简单的线性预测技术(即DPCM)和熵编码(如Huffman编码或算术编码等)作为压缩算法 。

7. DPCM编码的方法中的预测方法这样确定：假设被预测像素的三个相邻的像素点的值用A、B、C表示，从下表八种预测方式中选择一种预测公式，根据A、B、C的值可得到被预测像素的预测值。从实际值中减去这个预测值，得到一个差值，对这个差值不作量化，直接进行Huffman编码或算术编码，从而实现无失真压缩原始图像数据。DPCM编码的方法中的预测方法这样确定：假设被预测像素的三个相邻的像素点的值用A、B、C表示，从下表八种预测方式中选择一种预测公式，根据A、B、C的值可得到被预测像素的预测值。从实际值中减去这个预测值，得到一个差值，对这个差值不作量化，直接进行Huffman编码或算术编码，从而实现无失真压缩原始图像数据。 JPEG，的这种无损压缩编码具有硬件实现容易、重建图像质量好等优点，缺点是压缩比比较低，大约为2：1。

8. 基于DCT的有损压缩：JPEG的基于DCT的有损压缩编码算法包括两种不同层次的系统，即基本系统和增强系统。基本系统只采用顺序编码方式，熵编码时只能采用Huffman编码，且只能存储2套码表；增强系统是基本系统的扩充，可采用累进编码方式、分层编码方式等，熵编码时可选用Huffman编码或算术编码。基于DCT的压缩编码过程是：先进行DCT变换，再对DCT系数进行量化，并对量化后的直流系数和交流系数分别进行差分编码或游程编码，最后再进行熵编码。基于DCT的有损压缩：JPEG的基于DCT的有损压缩编码算法包括两种不同层次的系统，即基本系统和增强系统。基本系统只采用顺序编码方式，熵编码时只能采用Huffman编码，且只能存储2套码表；增强系统是基本系统的扩充，可采用累进编码方式、分层编码方式等，熵编码时可选用Huffman编码或算术编码。基于DCT的压缩编码过程是：先进行DCT变换，再对DCT系数进行量化，并对量化后的直流系数和交流系数分别进行差分编码或游程编码，最后再进行熵编码。

9. 处理过程的基本步骤： DCT变换 量化处理 在jpeg中对dc系数采用dpcm编码 熵编码 压缩比和图像的质量

10. 基于DCT的累进编码模式： 整个过程采用了从上至下、从左至右的顺序扫描方式，一次完成。而基于DCT的累进编码模式的编码步骤和方法与顺序方式基本一致，不同之处在于累进方式中每个图像分量的编码要经过多次扫描才完成。 有下列累进操作的方式： ①按频段累 进每一次扫描中，只对64个DCT变换系数中的幕些频率段的系数进行编码、传送，然后以累进的方式对其他频率段进行编码、传送，直至将垒部幕数传送完毕为止。 ②按位逼近 对DCT系数按其数位由高至低分成若干段，然詹依凑对各段进行压缩编码。先对最高的n位进行编码、传送，然后再对剩余的位数分批编码，传送。 ③混合方式 混合方式就是在按位逼近中采用按频段累进方法，以得更最好的效果。

11. 基于DCT的分层编码模式 分层编码模式是对一幅原始图像的空间分辨率进行变换，使水平方向和垂直方向分辨率以2的倍数因子下降，分层后再进行编码。分层编码的过程如下： ①把原始图像的分辨率按2的倍数因子分层降低。 ②对已降低了分辨率的“小”图像采用JPEG中的任一种编码方法进行编码。 ③对低分辨率图像解码，重建图像，然后使用插值方法恢复图像的分辨率。 ④把分辨率已升高的图像作为原图像的预测值，并将它与原图像的差值采用基于DCT的方法进行编码。 ⑤重复步骤③、④，直到图像达到原来的分辨率为止。

12. JPEG的最新发展： JPEG2000标准，代号为ISO15444，采用以离散小波变换算法为主的多分辨率编码方式。离散小波变换对于时域或频域的考察都采取局部的方式，小波在信号分析中对高频成分采用了由粗到细渐进的时空域上的取样间隔，所以能够像自动调焦一样看清远近不同的物体，并放大任意细节，是构造图像多分辨率的有效方法。 JPEG2000标准将面向彩色静态图像的JPEG编码和面向二值图像的JBIG编码统一起来，既支持高压缩比，也支持低压缩比的压缩，是一种面向各种图像的通用编码标准。