1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СЖАТИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
1.1. Проблема сжатия изображений
Известно, что для записи изображений требуются достаточно большие объемы памяти, часто в единицы и даже десятки Мегабайт.
Так, например, отсканированное фотографическое цветное изображение размером 17321165 пикселов при 24 битах на пиксел (режим
True Color) требует 5,8 Мбайт. Такие ресурсы оказываются недостижимыми, если изображение необходимо записать на дискету или передать
по Интернету. Однако наличие специально разработанных форматов
записи графических файлов, практически каждый из которых базируется на том или ином, а иногда и на нескольких алгоритмах сжатия
изображений, снимает остроту проблемы. Посредством сжатия (компрессии) изображений удается в несколько раз и даже в ряде случаев в
десятки раз сократить цифровой поток, представляющий изображение.
Для вышеупомянутого изображения при записи его в формате TIFF требуется приблизительно 4,9 Мбайт, а если использовать формат JPEG,
то можно получить разные степени сжатия в зависимости от жесткости
требований, предъявляемых к качеству изображения. В данном случае
максимально высокого качества изображение будет занимать 2,4 Мбайт,
среднего (вполне приемлемого для большинства задач) качества –
0,2 Мбайт, а применение максимального сжатия позволит довести эту
цифру до 0,07 Мбайт.
Подчеркнем, что при записи изображений всегда остается важным
вопрос – сохранение качества. Как правило, проблема эффективного
сжатия изображений решается либо без потери качества, либо с минимальными потерями, практически незаметными для зрителя. Это оказалось возможным благодаря свойственным изображениям статистической и психофизической избыточности, что позволяет произвести такое
кодирование изображения, при котором для его записи потребуется существенно меньше двоичных единиц кода. Методы сжатия изображе
ний, основанные на устранении избыточности обоих типов, будут рассмотрены в последующих подразделах.
Остановимся кратко на понятии «качество изображения», которое
можно рассматривать как меру подобия сформированного изображения
его входному оптическому. До настоящего времени не удалось сформулировать полный критерий качества. Наиболее широко на практике
пользуются методом экспертных оценок, а также рядом измеряемых параметров, набор которых может быть разным для информационных систем различного назначения. Наиболее часто оцениваемыми являются
следующие параметры:
• четкость, определяемая числом элементов разложения изображения
по горизонтали и вертикали;
• воспроизведение градаций яркости внутри яркостного динамического диапазона;
• контраст, под которым понимают отношение максимальной яркости
изображения к минимальной;
• отношение сигнала