ГЛАВА 11. СЖАТИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

У большинства людей понятия «код» и «кодирование» связаны с представлениями о засекречивании информации. Такое использование кодов относится к области криптографии. Однако в наше время коды нашли другое, гораздо более широкое применение в качестве экономного, удобного и надежного средства хранения и передачи информации.

Хорошо известно, что изображения, вследствие своей двумерности и многоспектральности, занимают очень большой объем памяти и их компактное хранение (архивация) предполагает сжатие исходных данных. Рассмотрим, например, дистанционное зондирование, где сжатие представляет очень серьезную проблему. По спутниковым каналам каждую секунду передается 85х106 бит и типичное изображение после одного пролета состоит из 6100x6100 пикселов в 7 спектральных каналах, что составляет 260 мегабайт данных. Поэтому алгоритмы сжатия, прежде всего, ориентированы на устранение избыточности двумерных многоспсктральных данных таким образом, чтобы иметь возможность в случае необходимости полностью восстановить исходное изображение. В общем случае алгоритм сжатия данных с последующим восстановлением исходного изображения можно представить в виде блок-схемы (рис. 11.1).

Здесь первый шаг состоит в уменьшении информационной избыточности, обусловленной высокой корреляцией двумерных данных. Подавляющее большинство современных методов сжатия изображений базируется на фундаментальной идее академика А. Н. Колмогорова [11.1], заключающейся в декорреляции двумерного сигнала путем перехода от значений сигнала к слабо коррелированным переменным (трансформантам) и последующему их экономному кодированию. Здесь нужно знать особенности статистической структуры изображений, поскольку, чем более коррелированны их элементы, тем большее сжатие может быть достигнуто.

Рис. 11.1. Сжатие и восстановление данных (блок-схема)

Методы сжатия данных можно разбить на две основные группы: сжатие с сохранением информационного содержания, позволяющее полностью восстанавливать исходное изображение (сжатие без потерь), и сжатие с регулируемой степенью искажений восстанавливаемого сигнала (сжатие с потерями). В следующем разделе мы приведем ряд методов, которые не изменяют величину энтропии изображений (их информационное содержание).