图像有损压缩与无损压缩的对比分析

　　摘要：伴随着科技的发展，在多媒体压缩范畴内，人们通过对信号源建模表达认识的不断深化，进而使压缩技术得到了更大的发展。图像的编码与压缩的目的就是对图像数据按一定的规则进行变换和组合，从而达到用尽可能少的代码（符号）来表示尽可能多的图像信息。本文系统总结了对图像压缩的两种主要方法，即无损压缩与有损压缩两种方法，通过对不同压缩方法的比较，可以在实践中获得更高的图像水平与工作效率。

　　关键词：信号源；有损压缩；无损压缩；图像；对比

　　一、图像有损压缩的优点

　　有损压缩方法的一个优点就是在有些情况下，能够获得比任何已知无损方法小得多的文件大小，同时又能满足系统的需要。当用户得到有损压缩文件的时候，譬如为了节省下载时间，解压文件与原始文件在数据位的层面上看可能会大相径庭，但是对于多数实用目的来说，人耳或者人眼并不能分辨出二者之间的区别。有损方法经常用于压缩声音、图像以及视频。

　　有损视频编解码几乎总能达到比音频或者静态图像好得多的压缩率（压缩率是压缩文件与未压缩文件的比值）。音频能够在没有察觉的质量下降情况下实现10：1的压缩比，视频能够在稍微观察质量下降的情况下实现如300：1这样非常大的压缩比。

　　有损压缩图像的特点是保持颜色的逐渐变化，删除图像中颜色的突然变化。生物学中的大量实验证明，人类大脑会利用与附近最接近的颜色来填补所丢失的颜色。例如，对于蓝色天空背景上的一朵白云，有损压缩的方法就是删除图像中景物边缘的某些颜色部分。当在屏幕上看这幅图时，大脑会利用在景物上看到的颜色填补所丢失的颜色部分。利用有损压缩技术，某些数据被有意地删除了，而被取消的数据也不再恢复。

　　二、图像有损压缩的缺点

　　有损静态图像压缩经常如音频那样，能够得到原始大小的1/10，但是无可否认，利用有损压缩技术是会影响图像质量，尤其是在仔细观察的时候，质量下降更加明显。另外，如果使用了有损压缩的图像仅在屏幕上显示，可能对图像质量影响不太大，至少对于人类眼睛的识别程度来说区别不大，因为人的眼睛对光线比较敏感，光线对景物的作用比颜色的作用更为重要。可是，如果要把一幅经过有损压缩技术处理的图像用高分辨率打印机打印出来，那么图像质量就会有明显的受损痕迹。

　　三、图像无损压缩的优点

　　无损压缩格式就如同用Zip压缩文件一样，能100%的保存WAV文件的全部数据，没有任何信号丢失。

　　其次，无损压缩相对于有损压缩在处理音频文件时（CD）有着音质高，不受信号源的影响的优势。而有损压缩格式由于其先天的设计（需要丢失一部分信号），所以音质再好，也只能是无限接近于原声CD，要想真正达到CD的水准是不可能。而且由于有损压缩格式算法的局限性，在压缩交响乐等类型动态范围大的音乐时，其音质表现不尽人意。而无损压缩格式则不存在这样的问题。

　　最后，无损压缩较有损压缩更容易转换。无损压缩格式可以很方便地还原成WAV，还能直接转压缩成MP3、Ogg等有损压缩格式，甚至可以在不同无损压缩格式之间互相转换，而不会丢失任何数据。因为有损压缩格式的二次编码（从一种有损格式转换成另一种有损格式，或者格式不变而调整比特率）意味着丢失更多的信号，带来更大的失真。

　　四、图像无损压缩的缺点

　　占用空间大，压缩比不高是它第一个缺陷。比起有损压缩格式来，无损压缩格式的压缩能力要差得多，一般都在60%左右。而192Kbps的有损格式只有原文件的14%左右，两者在压缩率上的差异相当悬殊。其次，缺乏硬件的支持也是明显的劣势。

　　从本质上看，无损压缩的方法可以删除一些重复数据，大大减少要在磁盘上保存的图像尺寸。但是，无损压缩的方法并不能减少图像的内存占用量，这是因为，当从磁盘上读取图像时，软件又会把丢失的像素用适当的颜色信息填充进来。如果要减少图像占用内存的容量，就必须使用有损压缩方法。

　　五、两种压缩方式在精确度上的比较

　　图像的无损压缩主要利用的是基于统计概率的方法和基于字典的技术。通过霍夫曼编码和游程编码等编码方式进行具体的操作。从而使图像在压缩时损失较少的信息，进而拥有较高的精确度。图像的有损压缩则是运用有损预测编码方法和变换编码方法，通过减少像素之间的联系，进行高密度的压缩。因而对于对图像精确度要求较高的图片应当优先选用无损压缩。

　　六、两种压缩方式拥有不同的压缩比率

　　图像的无损压缩运用适当的编码技术，由于像素之间的联系被几乎完整的保留了下来，所以图像更精确，这样以来压缩比率就比较小，占用空间较大；而有损压缩却以丢失部分图像信息为代价，去除图像中的次要部分，只保留主要部分，从而使图像压缩的更小，使得压缩比率大大提高。

　　七、两种压缩方式可逆性的差别

　　无损压缩利用信息相关性进行的数据压缩，并且不损失原信息的内容，能够准确无误地重现原始数字波形数据，所以这种压缩是可逆的。有损压缩利用了人类对图像中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息，因此，无法完全复原出原始数据的信息，所以这种压缩是不可逆的。

　　八、结语

　　从本文的总结不难发现，对于如绘制的技术图、图表或者漫画优先使用无损压缩，这是因为有损压缩方法，尤其是在低的位速条件下将会带来压缩失真。有损方法非常适合于自然的图像，或者是想表达某些特定信息的图像。本文来自《中国体视学与图像分析》杂志