Введение - Один алгоритм сжатия изображения
Сжатие цифровых изображений -- одна из задач цифровой обработки изображений, наряду с сегментацией, морфологической обработкой, распознаванием образов и другими.
Под сжатием цифрового изображения понимают сопоставление ему такого набора данных, количество единиц информации для представления которого будет меньше, чем для представления исходного изображения. Операция преобразования набора данных, представляющих сжатое изображение, в новое изображение называется восстановлением. Если в результате последовательного выполнения сжатия и восстановления восстановленное изображение совпадает с исходным, то метод, реализующий этот процесс, называется сжатием без потерь информации, в противном случае метод называется сжатием с потерями информации.
Задача сжатия в цифровой обработке изображений возникла вместе с развитием вычислительной техники и средств связи в 60-е года 20 века. В настоящее время сжатие изображений играет существенную роль во многих разнообразных и важных областях, таких, как дистанционное зондирование Земли (использование изображений, получаемых со спутников, для прогноза погоды и изучения земных ресурсов), обработка медицинских изображений, факсимильная передача, управление беспилотными летательными аппаратами, цифровая фотография и многих других. Сжатие изображений становится возможным в силу наличия избыточности данных, которую можно разделить на три типа: межэлементная избыточность, визуальная избыточность, кодовая избыточность. Межэлементная избыточность возникает вследствие того, что в естественных изображениях имеет место сильная межэлементная корреляция, которая является следствием структурных или геометрических взаимосвязей между объектами на изображении. В силу этого, значение любого элемента изображения может быть достаточно точно предсказано по значениям его соседей, следовательно, информация, содержащаяся в отдельном' элементе, оказывается относительно малой. Для уменьшения данного вида избыточности выполняется такое преобразование исходного набора данных, что межэлементная корреляция становится меньше.
Визуальная избыточность является следствием психофизических характеристик зрения человека, связанных с тем, что глаз воспринимает не количественное значение яркости элементов изображения, а фиксирует особенности изображений, такие как текстуры или контуры.
Присутствие визуальной избыточности позволяет, например, затрачивать меньшее количество единиц информации на представление однородных областей изображения, увеличивая за счет этого количество единиц информации на представление деталей. Основанием для сокращения кодовой избыточности является то, что распределение уровней яркости в естественном изображении неравномерно. Максимальное количество единиц информации, необходимых для представления изображения, получается в том случае, если каждому значению яркости присваивать код равной длины. Однако если учитывать знания о вероятностях появления уровней яркости, можно сократить среднее количество бит на представление каждого значения, используя неравномерное кодирование, присваивающее менее вероятным событиям коды большей длины.
Суммируя сказанное выше, можно утверждать, что в основе современных методов сжатия изображений лежат следующие идеи: выполнение дискретного преобразования элементов изображения для снижения межэлементной избыточности; квантование коэффициентов преобразования для снижения визуальной избыточности; статистическое кодирование проквантованных значений для снижения кодовой избыточности.
Самый распространенный в настоящее время метод сжатия изображений с потерями, называемый JPEG, основан на квантовании и статистическом кодировании коэффициентов дискретного косинусного преобразования (ДКП).
Популярность метода JPEG обусловлена сравнительной простотой реализации, разработкой стандарта, а также многочисленными исследованиями в области оптимизации его основных этапов. Несмотря на то, что, начиная с 1990-х годов, активно развиваются методы сжатия изображений на основе вейвлет-преобразований, разработанный на базе этой группы преобразований стандарт JPEG 2000 до сих пор не стал общепринятым. Одна из причин этого заключается в вычислительной сложности реализации JPEG 2000, в том числе и аппаратной. Сокращения сложности вычислений можно достичь за счет уменьшения количества операций умножения при вычислении преобразования, лежащего в основе метода сжатия. Быстрые алгоритмы дискретного косинусного и вейвлет-преобразований предоставляют такую возможность, однако достигнутый результат оказывается недостаточным для некоторых задач, в частности, при необходимости обработки большого количества изображений за короткий промежуток времени, как, например, в задаче дистанционного зондирования Земли.
Кроме того, в последнее время повсеместно используются мобильные телефоны, карманные компьютеры и коммуникаторы, то есть такие устройства, где аппаратные ресурсы ограничены, и, вместе с тем, требуется хранение и обработка фотографий. В указанных приложениях для сжатия изображений можно использовать известные дискретные преобразования, позволяющие проводить вычисления без использования операций умножения (например, дискретное преобразование Уолша-Адамара), но методы на их основе могут не обеспечивать желаемой эффективности. Здесь и далее под эффективностью метода сжатия подразумевается соотношение среднеквадратичной ошибки восстановления и степени сжатия изображения.
Применение алгоритмов, обеспечивающих высокую степень сжатия, позволяет увеличить скорость передачи данных по каналам связи и эффективность их хранения.
Эта проблема и была поставлена для решения в данной работе. Здесь предполагается реализация возможности сжатия изображения с помощью сингулярного разложения
Актуальность дипломного исследования обуславливается тем, что современный мир компьютерных технологий требует постоянного создания и внедрения новых более эффективных методов сжатия изображения, способных заменить старые методы. Так как в наше время мы нередко сталкиваемся с проблемой сжатия изображения для документов, веб-страниц, сообщений электронной почты.
Структура выпускной работы. Выпускная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений.
Похожие статьи
-
В наше время все большее количество компаний, стремясь к повышению эффективности и прибыльности бизнеса пользуются цифровыми (автоматизированными)...
-
Введение - Основы преобразования изображений и видео
Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и...
-
Методы изображение алгоритмов - Алгоритм
На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов: 12. словесная (записи на естественном языке); 13. графическая (изображения...
-
Сжатие данных можно разделить на два основных типа: 1) Сжатие без потерь или полностью обратимое; 2) Сжатие с потерями, когда несущественная часть данных...
-
Введение - Исследование алгоритмов
С недавнего времени такая область кибернетики, как создание искусственных систем распознавания образов, стала представлять особый интерес. Потребность в...
-
ВВЕДЕНИЕ - Анализ алгоритма Лемпеля-Зива
Одна из задач любой информационной системы обеспечивать хранение и передачу информации. Причем хранение и передача информации занимают определяющее место...
-
В алгоритме Zhou&;Koltun при вычислении отклонений цвета используется изображение, переведенное в градации серого. В данной реализации используется...
-
ВВЕДЕНИЕ - Разработка кодека сверточного кода с алгоритмом порогового декодирования
Подавляющее число современных систем связи работает при передаче самого широкого спектра сообщений (от телеграфа до телевидения) в цифровом виде. Из-за...
-
Для вычисления цвета могут быть использованы различные подходы. Вычисление цвета может проводиться одновременно с геометрической реконструкцией,...
-
Для создания трехмерной реконструкции сцены или объекта необходимо создать его трехмерную модель и вычислить цвет ее вершин. Для геометрической...
-
Введение В настоящем дипломном проекте исследуются вопросы, связанные с генерацией искусственных биометрических образов. Рассматриваются различные...
-
В данной главе описан процесс создания Android-приложения, способного детектировать пешеходов в видеопотоке, используя обученный каскадный классификатор....
-
Приложение, которое необходимо разработать, должно производить геометрическую реконструкцию сцены и вычисление цвета вершин модели. Для геометрической...
-
Введение - Программа трехмерной реконструкции сцены по изображениям и данным сканирования глубины
Трехмерная реконструкция и трехмерное сканирование в настоящее время быстро развиваются и находят широкое применение в робототехнике, медицине,...
-
Растровое изображение. - Кодирование информации в компьютере
При помощи увеличительного стекла можно увидеть, что черно-белое графическое изображение, например из газеты, состоит из мельчайших точек, составляющих...
-
Ниже представлены результаты моделирования теста Grep на ОА-архитектуре. Моделирование проводилось при следующих параметрах анализируемого текста: 1)...
-
ER - диаграмма базы данных была представлена на рис. 2. Рис.2. ER-диаграмма базы данных. Таблица admin - содержит два столбца login и password которые...
-
Что такое графический способ записи алгоритмов - Основы программирования
Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным. Такое графическое представление называется...
-
Введение - Алгоритмы нескольких махов
Теория графов в последнее время широко используется в различных отраслях науки и техники, особенно в экономике и социологии, а также в генетике,...
-
Введение - Разработка справочной информационной системы "Рецепты"
Задание курсовой работы. Разработать и отладить информационную справочную систему "Рецепты", которая будет позволять хранить, выводить на экран,...
-
Введение - Система автоматизированного разделения кода прикладных программ
Множество современных приложений используют базы данных для накопления самых разных видов информации, которые могут включать пользовательскую статистику,...
-
ПРИНЦИПЫ СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ - Архивация информации и программы-архиваторы
В основе любого способа сжатия информации лежит модель источника информации, или, более конкретно, модель избыточности. Иными словами для сжатия...
-
Введение - Информационные системы в управлении предприятием
Актуальность темы: главным направлением перестройки менеджмента и его радикального усовершенствования, приспособления к современным условиям стало...
-
Использование муравьиных алгоритмов для решения задачи поиска оптимального маршрута в графе Цель работы Изучить метод муравьиных колоний. Научиться...
-
Введение - Микропроцессор как важнейший компонент персонального компьютера
Важнейший компонент любого персонального - это его микропроцессор. Данный элемент в большей степени определяет возможности вычислительной системы и,...
-
Введение - Система поддержки принятия решений
Современные системы поддержки принятия решения (СППР) представляют собой системы, максимально приспособленные к решению задач повседневной управленческой...
-
Растровые изображения - Компьютерная графика в рекламе
Растровая графика Термин растровая графика достаточно очевиден, если определить понятия, относящиеся к растровым изображениям. Растр (по-английски bitmap...
-
Алгоритм LZ78 - Анализ алгоритма Лемпеля-Зива
Этот алгоритм генерирует на основе входных данных словарь фрагментов, внося туда фрагменты данных (последовательности байт) по определенным правилам (см....
-
На сегодняшний день невозможно представить себе жизнь без компьютера и огромного набора преимуществ, которые несет в себе его мощная вычислительная...
-
Заключение - Исследование алгоритмов
В настоящей выпускной квалификационной работе была исследована процедура обучения каскадного классификатора с целью повышения точности и вычислительной...
-
В работе возникает необходимость выбора предметной области, в которой будет тестироваться каскадный классификатор. Главными вопросами на данном этапе...
-
Введение - Создание таблиц в Microsoft Excel
Электронный таблица еxcel интерфейс Цель данной контрольной работы: получение начальных навыков работы c электронными таблицами Microsoft Excel 2010,...
-
ВВЕДЕНИЕ - Электронные таблицы в Microsoft Excel
Для представления данных в удобном виде используют таблицы. Компьютер позволяет представлять их в электронной форме, а это дает возможность не только...
-
Введение, Постановка задачи - Моделирование беспроводных сенсорных сетей
Данная квалификационная работа посвящена моделированию беспроводных сенсорных сетей (БСС) на базе современных маломощных модулей. Рассматриваются...
-
Введение - Проектирование автоматизированной информационной системы
Информационный интерфейс программа С развитием информационных технологий компьютеры, с их расширенными функциональными возможностями, активно применяются...
-
Слово "Алгоритм" происходит от algorithmi - латинского написания имени аль-Хорезми, под которым в средневековой Европе знали величайшего математика из...
-
Введение - Обьекто-ориентированное программирование
Объектно-ориентированное программирование (ООП) позволяет разложить проблему на составные части, каждая из которых становится самостоятельным объектом....
-
Введение - Компьютерная графика
Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и...
-
Введение - Разработка прототипа веб-приложения "Репозиторий электронных ресурсов"
Большое количество информации, а именно библиографические ресурсы, доступные в электронном варианте, включающие в себя учебно-методические пособия,...
-
Форматы файлов для хранения растровых графических изображений - Обзор графических редакторов
Как правило, файлы для хранения растровых графических изображений логически состоят из двух частей: заголовка и области данных. В заголовке указаны...
Введение - Один алгоритм сжатия изображения