Các phương pháp nén ảnh - Trường sĩ quan thông tin

Hình ảnh có 2 loại : Do máy tính tạo ra (Graphical).Hình ảnh đã được số hóa. Hình ảnh được biểu diễn bởi ma trận 2 chiều bao gồm các thành phần được gọi là các Pixel 
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các phương pháp nén ảnh - Trường sĩ quan thông tin TRƯỜNG SĨ QUAN THÔNG TIN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CÁC PHƯƠNG PHÁP NÉN ẢNH 1 GIỚI THIỆU  Giới thiệu chung  Graphics Interchange  format(GIF)  Tagged image file format(TIFF)  Digitized documents   Digitized pictures   JPEG 2 GIỚI THIỆU   Hình ảnh có 2 loại :   Do máy tính tạo ra (Graphical)   Hình ảnh đã được số hóa    Hình ảnh được biểu diễn bởi ma trận 2 chiều bao  gồm các thành phần được gọi là các Pixel   Hình ảnh do chương trình (phần mềm) tạo ra tốn  ít  bộ  nhớ  hơn  so  với  hình  ảnh  tương  ứng  được  biểu diễn bởi ma trận điểm  3 GIỚI THIỆU   Khi truyền các hình ảnh do chương trình tạo ra thì sẽ  được  biểu  diễn  theo  định  dạng  của  chương  trình  đó  và sử dụng thuật toán nén tương ứng  ví dụ :   .jpeg  thuật toán nén ảnh jpeg   Có nhiều thuật toán nén khác nhau nhưng chủ yếu sử  dụng 2 phương án   Dựa trên sự kết hợp của mã hóa vi sai và mã hóa thống kê   Dựa trên sự biến đổi, phép tính vi phân và mã hóa vi sai và  được phát triển để nén các hình ảnh bitonal và ảnh màu  4 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Định dạng ảnh GIF thì được sử dụng rộng rãi trên Internet cho việc biểu diễn và nén các ảnh Graphical  Màu sắc của ảnh bao gồm 24 bit 8 bit Red, 8 bit Green, 8 bit Blue  Biểu diễn được 256 màu từ 224 màu 5 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Dữ liệu nén được chia làm 4 nhóm (Figure 3.10), đầu tiên là 1/8 t ổng số dữ liệu được nén, 1/4 và cuối cùng là 1/2 6 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Bảng màu liên quan tới toàn bộ ảnh gọi là  Golbal color  table   Bảng  màu  được  gửi  qua  mạng  cùng  với  dữ  liệu  nén  và  một số thông tin khác  Local color table   Nén ảnh thực  chất là nén text bằng cách mở rộng bảng  màu 1 cách tự động   Tuy nhiên trong GIF thay vì mỗi mục trong bảng màu là  24bit để tiết kiệm bộ nhớ chỉ sử dụng 8 bit chỉ số của  bảng màu cơ bản 256 màu. 7 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Nếu chúng ta giới hạn mỗi mục trong bảng là 24bit  biểu  diễn 1 chuỗi 3 giá trị điểm ảnh trong bảng mở rộng  Thông thường bảng màu chứa 256 mục ban đầu là 512 mục   GIF cho phép 1 hình ảnh được lưu trữ và truyền trên mạng  trong chế độ xen kẽ   Điều này có lợi khi truyền hình ảnh qua 2 kênh có tốc độ  thấp  GIF sử dụng mã hóa : LZW coding  GIF nén không mất mát thông tin 8 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF) Giải thuật nén LZW (Jacob Lempel, Abraham Ziv and Terry Welch) Phương pháp nén từ điển dựa trên việc xây dựng từ điển lưu các chuỗi ký  tự có tần suất lặp lại cao và thây thế bằng từ mã tương ứng mỗi khi gặp lại  chúng.Giải thuật LZW hay hơn các giải thuật khác ở cách tổ chức từ điển  cho phép nâng cao tỉ lệ nén. Giải thuật LZW được sử dụng cho tất cả các file nhị phân, nó được dùng  để nén cho tất cả các loại văn bản, ảnh đen trắng, ảnh màu, ảnh đa mức  xám, … và là chuẩn nén cho các dạng ảnh GIF, TIFF. Mức độ hiệu quả của  LZW không phụ thuộc vào số bít màu của ảnh 9 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF) Giải thuật nén LZW (Jacob Lempel, Abraham Ziv and Terry Welch) Giải thuật nén LZW xây dựng  một từ điển lưu các mẫu có tần suất xuất  hiện cao trong ảnh. Từ điển tập hợp những từ vựng có nghĩa của nó. Trong  đó từ vựng sẽ là các từ mã được sắp xếp theo thứ tự nhất định, nghĩa là một  chuỗi con trong dữ liệu ảnh. Từ điển được xây dựng đồng thời với quá trình  đọc  dữ  liệu  ảnh.  Sự  xuất  hiện  của  một  chuỗi  con  trong  từ  điển  chứng  tỏ  rằng nó đã từng xuất hiện trong từ điển. Do kích thước bộ nhớ không phải vô hạn và để đảm bảo tốc độ tìm kiếm,  từ điển chỉ giới hạn 4096 ở phần tử dùng để lưu lớn nhất là 4096 giá trị của  các từ mã. Như vậy độ dài lớn nhất của từ mã là 12 bits (4096 = 212 ). Cấu  trúc từ điển như sau: 10 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF) Giải thuật nén LZW (Jacob Lempel, Abraham Ziv and Terry Welch) 11 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Ví dụ minh họa cơ chế nén của LZW  Cho chuỗi đầu vào là “ABCBCABCABCD” (Mã ASCII của A là 65, B là  66, C là 67) Từ điển ban đầu gồm 256 kí tự  cơ bả n. 12 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  Chuỗi đầu ra sẽ là :65 – 66 – 67 – 259 – 258 – 67 – 262  Đầu vào có kích thướ c :12x8 = 96 bits  Đầu ra có kích thướ c là :4x8 + 3x9 = 59 bits  Tỉ lệ nén là 96 : 59≅1,63 13 GRAPHICS INTERCHANGE FORMAT(GIF)  LZW coding 14  http://www.dspguide.com/ch27/5.htm TAGGED IMAGE FILE FORMAT(TIFF)  Sử dụng rộng rãi, sử dụng 48 bít để biểu diễn 16 bits  Red, 16 bits Green, 16 bits Blue  Dự định để truyền cả hình ảnh và tài liệu đã được số hóa   Do đó dữ liệu được lưu trữ và truyền theo 1 số định dạng  khác nhau   Mỗi định dạng sử dụng code number khác nhau   LZW­compression  có code number là 5 (nén ảnh)  Số hóa tài liệu code number là: 2,3,4  ...