图像压缩算法的设计与实现是一门重要的技术,它针对数字图像庞大的数据量问题,通过减少冗余信息来提升图像传输效率和存储空间。该课程主要围绕以下几个关键知识点展开: 1. **明确目的与意义**:图像压缩的目标是通过消除冗余信息,以较少的字节数表示原始图像数据,这有助于降低传输成本,提高网络传输速度,并减小存储需求,对于图像通信和多媒体应用具有重要意义。 2. **图像处理基础**:课程介绍了数字图像处理的概念,包括去除噪声、增强、复原、分割和特征提取等技术,以及图像处理的主要流程,如信息描述、处理、分析、编码和显示等。 3. **图像分类**:按照颜色类型,区分了灰度图像和彩色图像;根据运动状态,区分了静态和动态图像。 4. **图像压缩基本原理**:压缩过程涉及去除数据中的冗余部分,通过变换为统计上无关联的数据集合来达到减少存储空间的效果。图像压缩可以分为可逆和不可逆编码,其中JPEG和MPEG是常见的无损和有损压缩标准。 5. **JPEG压缩流程**:作为课程的重点内容,JPEG采用了预测编码和变换编码的混合策略,利用DCT(离散余弦变换)将图像转换到频域,然后进行量化和熵编码,以实现高效压缩。 6. **编码方法**:除了JPEG,还包括霍夫曼编码、香农-范诺编码、算术编码、行程编码等不同的编码方式,以及DPCM(差分脉冲编码调制)、最佳线性预测编码和自适应预测编码等预测编码技术。 7. **编码分类**:课程还介绍了熵编码(如哈夫曼编码)、预测编码(如DPCM和自适应预测编码)以及变换编码(如DCT),这些编码方法在实际压缩过程中起到关键作用。 通过MATLAB平台的学习,学生将能够设计和实现自己的图像压缩编码算法,并通过程序运行结果检测验证其性能。课程的实施有助于提升学生的理论知识和实践能力,为其在通信与信息工程领域,特别是在图像通信和多媒体技术方面打下坚实的基础。
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