基于MATLAB 的图像压缩处理及其实现(优质参考)
MATLAB图象压缩
MATLAB图象压缩预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制1.图像压缩的概念减少表示数字图像时需要的数据量2.图像压缩的基本原理去除多余数据.以数学的观点来看,这一过程实际上就是将二维像素阵列变换为一个在统计上无关联的数据集合图像压缩是指以较少的比特有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术,也称图像编码.图像数据之所以能被压缩，就是因为数据中存在着冗余。
图像数据的冗余主要表现为：（1）图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；（2）图像序列中不同帧之间存在相关性引起的时间冗余；（3）不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。
3数据压缩的目的就是通过去除这些数据冗余来减少表示数据所需的比特数。
由于图像数据量的庞大,在存储、传输、处理时非常困难,因此图像数据的压缩就显得非常重要。
信息时代带来了“信息爆炸”，使数据量大增，因此，无论传输或存储都需要对数据进行有效的压缩。
在遥感技术中，各种航天探测器采用压缩编码技术，将获取的巨大信息送回地面。
图像压缩是数据压缩技术在数字图像上的应用，它的目的是减少图像数据中的冗余信息从而用更加高效的格式存储和传输数据。
4、图像压缩基本方法图像压缩可以是有损数据压缩也可以是无损数据压缩。
对于如绘制的技术图、图表或者漫画优先使用无损压缩，这是因为有损压缩方法，尤其是在低的位速条件下将会带来压缩失真。
如医疗图像或者用于存档的扫描图像等这些有价值的内容的压缩也尽量选择无损压缩方法。
有损方法非常适合于自然的图像，例如一些应用中图像的微小损失是可以接受的（有时是无法感知的），这样就可以大幅度地减小位速。
从压缩编码算法原理上可以分为以下3类：（1）无损压缩编码种类哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。
（2）有损压缩编码种类预测编码，DPCM，运动补偿；频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码；空间域方法：统计分块编码；模型方法：分形编码，模型基编码；基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化；（3）混合编码。
数字图像处理及MATLAB实现第六章 图像压缩与编码及MATLAB实现
图6.8 图像预测编码前、后显示效果比较
25
6.4 混合编码 6.4.1 子带编码（SBC） 子带编码（Subband Coding）的基本思想是： 使用一组带通滤波器（Band-Pass Filter，BPF） 把输入图像的傅立叶频谱分成若干个连续的频段， 每个频段称为子带。对每个子带中的图像信号采 用单独的编码方案去编码。也就是说：子带编码 是把图像信号通过一组带通滤波器分解成不同频 带内的分量，然后在每个独立的子带中对信号进 行降率采样和单独编码。
1
6.1 图像压缩与编码概述 6.1.1 图像压缩与编码概念 6.1.2 图像压缩编码的分类
图6.1 压缩处理示意图
2
6.1.3 图像压缩的国际标准 （1）二进制图像压缩标准 （2）静止图像压缩标准 （3）运动图像压缩标准 1）H.261 2）MPEG-1 3）MPEG-2 4）MPEG-4、MPEG-7 5）H.263
3
6.1.4 图像压缩编码术语简介 （1）图像熵与平均码字长度
（2）编码效率
（3）压缩比
4
6.2 无损压缩技术 6.2.1 无损压缩技术概述 6.2.2 霍夫曼（huffman）编码 （1）huffman编码的基本原理 在无损压缩的编码方法中，Huffman编码是一 种较有效的编码方法。Huffman编码是一种长度 不均匀的、平均码率可以接近信息源熵值的一种 编码。 （2）huffman编码过程举例
11
6.3 有损压缩技术 6.3.1 预测编码 预测编码方式，是目前应用比较广泛的编码技 术之一。常见的 DPCM、ADPCM、Δ M 等都属 于预测编码方式的编码技术。通常，图像的相邻 像素值具有较强的相关性，观察一个像素的相邻 像素就可以得到关于该像素的大量信息。这种性 质导致了预测编码技术。
MATLAB中的图像压缩和编码方法
MATLAB中的图像压缩和编码方法图像压缩和编码是数字图像处理的重要领域，在各种图像应用中起着至关重要的作用。
在本文中，我们将探讨MATLAB中的图像压缩和编码方法，包括无损压缩和有损压缩，并介绍其中的一些经典算法和技术。
一、图像压缩和编码概述图像压缩是指通过一定的算法和技术来减少图像数据的存储量或传输带宽，以达到节约存储空间和提高传输效率的目的。
而图像编码则是将原始图像数据转换为一系列二进制编码的过程，以便存储或传输。
图像压缩和编码通常可以分为无损压缩和有损压缩两种方法。
无损压缩是指压缩后的数据可以完全还原为原始图像数据，不会引入任何失真或变化。
常见的无损压缩算法有Run-Length Encoding (RLE)、Lempel-Ziv-Welch (LZW)、Huffman编码等。
这些算法通常针对图像中的冗余数据进行编码，如重复的像素值或相似的图像区域。
有损压缩则是在保证一定程度的视觉质量下，通过舍弃或近似原始图像数据来减小存储或传输的数据量。
常见的有损压缩算法有JPEG、JPEG2000、GIF等。
这些算法通过离散余弦变换(DCT)、小波变换或颜色量化等方法，将图像数据转换为频域或颜色空间的系数，并通过量化、编码和压缩等步骤来减小数据量。
二、无损压缩方法1. Run-Length Encoding (RLE)RLE是一种简单高效的无损压缩算法，通过计算连续重复像素值的数量来减小数据量。
在MATLAB中，可以使用`rle`函数实现RLE编码和解码。
例如，对于一幅图像，可以将连续的像素值(如白色)编码为重复的个数，然后在解码时根据重复的个数恢复原始像素值。
2. Lempel-Ziv-Welch (LZW)LZW是一种字典压缩算法，通过将图像中连续的像素序列映射为一个短代码来减小数据量。
在MATLAB中，可以使用`lzwencode`和`lzwdecode`函数实现LZW 编码和解码。
例如，对于一段连续的像素序列，可以将其映射为一个短代码，然后在解码时根据代码恢复原始像素序列。
基于DCT的图像压缩及Matlab实现
量化表。此外， 由于人眼对低频分量的图像比对高频右下角的量化步长
小， 量化机要使得大部分数据得以压缩， 同时又要保证通过量化和编
码之后能输出一个与信道传输速率匹配的比特流。
４．Ｍａ ｔｌａ ｂ 程序实现
４．１Ｍａｔｌａｂ 的功能与特点 Ｍａｔａｌａｂ 有主包和功能各异的工具箱组
反变换公式：
"＝０ "＝１，２，!，Ｍ－ １
Ｍ－ １ Ｎ－ １
ｆ（ｘ，ｙ）＝!!ｃ（ｕ）ｃ（"）Ｆ（ｕ，"）ｃｏｓ !（２ｘ＋１）ｕ ｃｏｓ !（２ｙ＋１）"
ｘ＝０ "＝０
２Ｍ
２Ｎ
２．２．３ 二维离散余弦变换的简化 在 二 维 离 散 余 弦 变 换 中 ， ｘ，ｙ 为
空 间 与 采 样 值 ， 通 常 数 字 图 像 用 像 素 方 阵 表 示 ， 即 Ｍ＝Ｎ，在 这 种 情 况
用 Ｍａｔｌａｂ 来实现离散余弦变换的图像压缩， 具有方 法 简 单 、速 度 快、误差小的优点， 免去了大量的矩阵计算， 大大提高了图像压缩的效 率 和 精 度 。科
● 【参 考 文 献 】 ［ １］ 许波等编著， Ｍａｔｌａｂ 工程数学应用， 北京， 清华大学出版社， ２０００． ［ ２］ 陈桂明等编著， 应用 Ｍａｔｌａｂ 语言处理数字信号与数字图像， 北京， 科 学 出 版 社， ２０００． ［ ３］ 樊启斌， Ｍａｔｌａｂ 语言的功能、特点及其应用， 测绘信息与工程， ２０００． ［ ４］ 刘富强， 钱建生， 曹国清， 多媒体图像技术及应用， 北京， 人民邮电出版社， ２０００， １９－ ２０．
MATLAB中的图像压缩与编码技巧
MATLAB中的图像压缩与编码技巧引言：在当今信息爆炸的时代，数字图像成为人们生活中不可或缺的一部分。
然而，大量的图像数据不仅占用了大量的存储空间，而且传输和处理的时间也相对较长。
图像压缩与编码技巧因此变得非常重要。
本文将介绍MATLAB中常用的图像压缩与编码技巧，以期提供一些有价值的思路和方法。
一、无损压缩技术无损压缩技术是指在压缩图像的同时不丢失任何数据，使得压缩后的图像能够完全还原为原始图像。
MATLAB提供了多种无损压缩算法，例如Huffman编码、Lempel-Ziv-Welch编码和Run-length编码。
1. Huffman编码：Huffman编码使用变长编码来减少不同像素值的出现次数，从而达到压缩图像的目的。
首先，统计每个像素值的出现频率，并按照频率构建哈夫曼树。
然后，根据哈夫曼树生成每个像素值对应的编码。
在MATLAB中，可以使用"imhist"函数统计像素值的频率，再利用"Huffman"函数进行编码。
2. Lempel-Ziv-Welch编码：Lempel-Ziv-Welch（LZW）编码是一种字典编码算法，通过不断更新字典来实现压缩。
它将输入的数据划分为不同的符号，并将符号序列用字典中已有的条目替换，如果字典中不存在相应的条目，则将新的条目添加到字典中，并使用其索引作为输出。
在MATLAB中，可以使用"lzwenco"和"lzwdenco"函数对图像进行LZW 编码。
3. Run-length编码：Run-length编码是一种简单且有效的无损压缩技术，它将连续重复出现的像素值替换为该像素值和连续出现的次数的对。
在MATLAB中，可以使用"rle"函数对图像进行Run-length编码。
二、有损压缩技术有损压缩技术是指在压缩图像的同时，对图像数据进行一定程度的损失，以减小文件大小和提高传输速度。
基于变换域的图像压缩及Matlab实现
小波变换（ ａｅ ｔ ｒ ｓｒ ） Ｗ ｖｌ ａ ｆ 等多种方法［ ｅＴ ｎ ｏ ｍ ３ ］ 。这些变换算法本
身并不能实现 图像 的编码 ， 但是经过变换 的信号具 有 良好 的
能量集 中性 ，通过对反应信号能量分 布的变换 系数 的取舍 ， 再采用适 当的系数量化 和符号编码 ， 就可 以实 现其 在变换域
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｇ Ｊｎ
（． ｕｉ ｌ ｇ， ｕｉ ｈ ａ ｘ，１０ ０ Ｃ ｌａ２ ｈ ａｘ ｏｍａ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｘ ’ｎＳ ａ ｎ ｉ７ ０ ６ ， ｈｎ ） １Ｙ ｌ Ｃｏｌ ｅ Ｙ ｌ Ｓ ａ ｎ ｉ７ ９ ０ ， ｈｎ ；． ａ ｎ ｉ ｒ ｌ ｎｖ ｒｉ ， ｉａ ｈ ａ ｘ ，１０ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｅ ｎ Ｓ Ｎ ｔ
中的元素值大小。 最后将变换得到 的量化的 Ｄ Ｔ系数进行编 Ｃ
图像压缩 的方法很多 ，变换域压缩 属于有损压缩方法 ，
直接对 图像像 素在 图像变换 空间进行 操作 。包括基 于 Ｋ— （ Ｌ Ｋ ｒｕ ｅ— ｅｖ 变换 、 ａｒ ａｈ ｎｎ Ｌ ｏｅ） Ｈ ａ 变换 、 ｌｓ— ｄｍ ｒ 换 、 Ｗａ ｈ Ｈａａ ａｄ变 斜 （ｌｎ 变换 、 Ｓ ｔ ａ） 离散余弦变换 Ｄ Ｔ Ｄｓｒｔ Ｃ ｓ ｅＴａｓ ｒ ） Ｃ （ ｉ ｅ ｏｉ ｒｎｆ 和 ｃ ｅ ｎ ｏ ｍ
实验10 图像压缩的MATLAB实现
A表示要变换的二维离散余弦变换矩阵，B表示变换 后得到的图像，B和A是同样大小的矩阵，其内容是 余弦变换后的系数。
M和N是可选参数，表示对图像矩阵A的填充或截取。 函数dctmtx用于计算二维DCT矩阵，语法格式： D=dctmtx(n)
格式：
B=idct2(A)
块，计算它们的DCT系数，并且只保留64个DCT系 数中的10个，然后对每个图像块利用这10个系数进 行逆DCT变换来重构图像。 解：程序如下：
clear
I=imread('cameraman.tif');
I=im2double(I);
T=dctmtx(8);
B=blkproc(I,[8 8],'P1*x*P2',T,T'); %这里T,T'是参数 P1、P2的取值
N 1
f
(x,
y) cos
(2x
1)u
cos
(2
y
1)v
x0 y0
2N
2N
x 0,1,L , N 1 y 0,1,L , N 1
二维离散余弦反变换公式如下：
f (x, y) N1 N1c(u)c(v)F (u, v) cos (2x 1)u cos (2 y 1)v
u0 v0
2N
2N
（1）对每个8×8或16×16块进行二维DCT反变换。
（2）将反变换的矩阵的块合成一个单一的图像。
例：把输入图像cameraman.tif划分为8×8的图像 块，计算它们的DCT系数，并且只保留64个DCT系 数中的10个，然后对每个图像块利用这10个系数进 其中D是返回的n×n的DCT变换矩阵，如果矩阵A的 大小是n×n，D×A是矩阵每一列的DCT变换值， A×D’是A的每一行的DCT变换值。
MATLAB中的图像压缩与加密技术
MATLAB中的图像压缩与加密技术引言：图像处理是计算机科学领域中的一个重要分支，它主要关注如何获取、处理和分析图像。
在数字图像处理中，图像压缩和加密是两个关键的技术，它们能够对图像进行有效地存储和保护。
本文将探讨MATLAB中的图像压缩与加密技术，介绍其基本原理和实现方法。
一、图像压缩技术1.1 无损压缩无损压缩技术是指在压缩图像时不丢失任何信息的技术。
其中最常见的算法是基于哈夫曼编码和算术编码的压缩算法。
哈夫曼编码通过建立变长编码表来实现对图像的压缩，出现频率较高的像素值会被分配短的编码，而出现频率较低的像素值则会被分配长的编码。
算术编码则是通过计算图像中每个像素值的出现概率来对图像进行编码，从而实现更高效的压缩。
1.2 有损压缩有损压缩技术是指在压缩图像时会丢失部分信息的技术，但通过控制丢失的信息量可以实现更高的压缩比。
著名的有损压缩算法包括JPEG和JPEG2000。
JPEG 算法使用离散余弦变换（DCT）将图像划分为多个8x8的块，然后对每个块进行频域变换，再通过量化和熵编码实现对图像的压缩。
JPEG2000引入了小波变换，使用位平面编码来对图像进行压缩，同时还具有更好的图像质量和可扩展性。
二、图像加密技术2.1 对称加密对称加密技术是指加密和解密使用相同的密钥的技术。
其中最常见的算法是DES和AES。
DES（数据加密标准）是一个对称密钥算法，它将64位的明文分成左右两个32位的块，然后进行16轮的加密操作，使用相同的密钥进行解密即可。
AES（高级加密标准）是DES的后继者，它支持128、192和256位密钥，并且具有更高的安全性和性能。
2.2 公钥加密公钥加密技术是指加密和解密使用不同的密钥的技术。
RSA算法是最常见的公钥加密算法之一，它依赖于大素数分解的难度。
在RSA算法中，每个用户都有一对密钥，一个是公钥用于加密，一个是私钥用于解密。
发送方使用接收方的公钥进行加密，接收方使用自己的私钥进行解密，从而实现安全的通信。
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基于MATLAB 的图像压缩处理及其实现
一．图像压缩的概念
从实质上来说，图像压缩就是通过一定的规则及方法
对数字图像的原始数据进行组合和变换，以达到用最少的数
据传输最大的信息。
二．图像压缩的基本原理
图像数据之所以能被压缩，就是因为数据中存在着
大量冗余信息，另外还有相当数量的不相干信息，这为数
据压缩技术提供了可能。
数据压缩技术就是利用数据固有的冗余性和不相干
性，将一个大的数据文件转化成较小的文件，图像技术压
缩就是要去掉数据的冗余性。
图像数据的冗余主要表现为：图像中相邻像素间的
相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间存在相关
性引起的时间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起
的频谱冗余。
由于图像数据量的庞大,在存储、传输、处理时非常
困难,因此图像数据的压缩就显得非常重要。
仅供参照！
2
三．图像的编码质量评价
在图像编码中，编码质量是一个非常重要的概念，怎
么样以尽可能少的比特数来存储或传输一幅图像，同时又让
接收者感到满意，这是图像编码的目标。对于有失真的压缩
算法，应该有一个评价准则，用来对压缩后解码图像质量进
行评价。常用的评价准则有两种：一种是客观评价准则；另
一种是主观评价准则。主观质量评价是指由一批观察者对编
码图像进行观察并打分，然后综合所有人的评价结果，给出
图像的质量评价。而对于客观质量评价，传统的编码方法是
基于最小均方误差(MSE)和峰值信燥比(PSNR)准则的编码方
法，其定义如下
MSE= (1)
PSNR=101g( (2)
式中：Nx，Nr图像在x方向和Y方向的像素数，f(i,j)——原
图像像素的灰度值，f(i,j)--处理后图像像素的灰度值。对
于主观质量，客观质量评价能够快速有效地评价编码图像的
质量，但符合客观质量评价标准的图像不一定具有较好的主
观质量，原因是均方误差只是从总体上反映原始图像和压缩
图像的差别，但对图像中的所有像点同等对待，因此并不能
仅供参照！
3
反映局部和人眼的视觉特性。对于图像信号，人眼是最终的
信号接受者，因此在压缩时不仅要以MSE作为评价标准，还
应当考虑到人的主观视觉特性。
四．图像压缩的基本方法
1.基于dct变换的图像压缩
1.1
基于DCT的图像压缩编码思想
在编码过程中，首先将输入图像分解成8×8 大小的数
据块，然后用正向二维DCT把每个块转变成64个DCT 系数
值，其中1个数值是直流（DC）系数，即8×8 空域图像子块
的平均值，其余的63个是交流（AC）系数，接下来对DCT 系
数进行量化，最后将变换得到的量化的DCT系数进行编码和
传送，形成压缩后的图像格式。在解码过程中，先对已编码
的量子化的DCT 系数进行解码，然后求逆量化并把DCT 系
数转化成为8×8 样本像块（使用二维DCT 反变换），最后
将操作完成后的块组合成一个单一的图像。这样就完成了图
像的压缩和解压过程。
1.2 DCT的算法解释
DCT的变换核心为余弦函数。
二维DCT的解析式定义可以由下式表示：
F(0,0)=