Compresia Imaginilor cu Niveluri de Gri

1. Introducere

Termenul de compresie se refera la totalitatea metodelor ce au drept scop reducerea cantitatii de date necesare pentru reprezentarea unei imagini. Compresia este folosita in special pentru stocarea sau transmiterea imaginilor. De exemplu consideram o imagine de dimensiunii 512 x 512 pixeli. Daca aceasta este o imagine in tonuri de gri, iar daca fiecare pixel este codat cu 8 biti, atunci cantitatea de date necesara pentru a reprezenta aceasta imagine este: 512 x 512 x 8= 29 x 29 x 23=221=2MB. Din acest calcul ne putem da seama ca pentru a stoca o imagine avem nevoie de un canal de transmitere de banda larga, de care nu dispunem intodeauna.

Metodele de compresie se pot clasifica astfel:

o Metode de compresie la nivel de pixel

Aceste metode nu tin cont de corelatia care exista intre pixelii vecini, codand fiecare pixel ca atare. Acest tip de compresie este fara pierdere de informatie, adica imaginea initiala poate fi refacuta perfect din imaginea comprimata. Exemple de astfel de metode:

- codarea Hufman

- codarea LZW (Lempel-Ziv-Walsh)

- codarea RLE (Run Length Encoding)

o Metode de compresie predictive

Aceste metode realizeaza compresia folosind corelatia care exista intre pixelii vecini, dintr-o imagine. Exemple de astfel de metode:

- codarea cu modulatie "delta"

- codarea DPCM (Diferential Pulse Code Modulation)

o Metode de compresie cu transformate

Aceste metode se bazeaza pe scrierea imaginii intr-o alta baza, prin aplicarea unei transformari unitare, astfel incat energia imaginii sa fie concentrata intr-un numar cat mai mic de coeficienti.

o Alte metode de compresie

- cuantizarea vectoriala

- codarea folosind fractali

- codarea hibrida

1.1 Notiuni teoretice

Cea mai imediata metoda de codare a unei imagini cu nivele de gri este de a o considera ca un sir de biti si de a aplica metodele de codare pentru imagini binare: fie pentru fiecare plan de bit al reprezentarii binare a nivelelor de gri, fie pentru succesiunea de biti a prezentarilor nivelelor de gri. Asemenea abordarii produc codari fara pierderi a imaginilor si nu produc intotdeauna rezultate spectaculoase. O mult mai mare amploare a capatat clasa de metode de compresie cu pierderi (controlabile). Prin analogie cu algoritmi folositi in compresia datelor in general, metodele usual folosite pentru reducerea cantitatii de informatie prezentate in imaginile digitale se impart in doua categorii:

- compresia fara pierderi (in care imaginea decodata este identica cu imaginea initiala);

- compresia cu pierderi (in care se admit mici diferente fata de original).

Tehnica de compresie fara pierderi permite refacerea (reconstructia) perfecta a imaginii originale, iar cea cu pierderi reface imaginea asemanator cu originalul, dar nu identic.

Cu ajutorul acestor metode se pot obtine rate de compresie mult mai mari si, din aceasta cauza, sunt folosite cu precadere pentru compresia imaginilor si a secventelor video, in detrimentul tehnicilor fara pierderi.

Compresia imaginilor cu niveluri de gri cuprinde:

- Codarea pe plane

- Codarea cu transformate(cu pierderi): DCT, KL(Karhunen Loeve), wavelet

- Cu predictie, bazate pe DPCM(diferential pulse code modulation)

- Cu fractali, VQ(vector quantization)

2. Codarea pe plane

In cazul codarii pe plane a imaginilor cu niveluri de gri se pot aplica metode similare metodelor de codare a imaginilor binare, pe fiecare plan ce codeaza informatia din imagine.