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小波壓縮原理

發布時間:2022-07-17 20:26:30

1. 壓縮軟體的原理是什麼

計算機處理的信息是以二進制數的形式表示的,因此壓縮軟體就是把二進制信息中相同的字元串以特殊字元標記來達到壓縮的目的。為了有助於理解文件壓縮,請您在腦海里想像一幅藍天白雲的圖片。對於成千上萬單調重復的藍色像點而言,與其一個一個定義「藍、藍、藍……」長長的一串顏色,還不如告訴電腦:「從這個位置開始存儲1117個藍色像點」來得簡潔,而且還能大大節約存儲空間。這是一個非常簡單的圖像壓縮的例子。其實,所有的計算機文件歸根結底都是以「1」和「0」的形式存儲的,和藍色像點一樣,只要通過合理的數學計算公式,文件的體積都能夠被大大壓縮以達到「數據無損稠密」的效果。總的來說,壓縮可以分為有損和無損壓縮兩種。如果丟失個別的數據不會造成太大的影響,這時忽略它們是個好主意,這就是有損壓縮。有損壓縮廣泛應用於動畫、聲音和圖像文件中,典型的代表就是影碟文件格式MPEG、音樂文件格式MP3和圖像文件格式JPG。

壓縮原理
很多人都驚異於壓縮技術的神奇,一個文件被壓縮成一半大小,何以能無損還原呢?

早期使用的壓縮技術都基於統計模型,到20世紀80年代初基於字典壓縮的新技術才慢慢推廣開來。

數據壓縮包含了非常多的軟體和硬體技術,這些技術各不相同,但是大多數壓縮軟體都是基於LZ77、LZ88演算法並加以修正而成,而LZ77是字典壓縮的起源。大家都知道一個文本文件是由一些單片語成,而且必定有重復現象發生,例如我們這里經常出現的「壓縮軟體」一詞,壓縮的原理就是在文件的頭部做一個類似字典的東西,把「壓縮軟體」這個詞放在「字典」中,並為這個詞指定一個占較少位元組數的編碼,而文章中的「壓縮軟體」 一詞均用此編碼代替,以達到壓縮的目的。當然壓縮軟體在實際運作中並非如此簡單,還要使用一些看了就頭痛的演算方法,在此就不一一細述。也許有人會問,文本文件可用字典技術,那其它文件怎麼辦呢。這就無須操心了,因為對於壓縮軟體來說,一個文件中的「數據壓縮」一詞和「@#¥%^」 是一樣的,關鍵在於冗餘碼(重復部分)的多少。

壓縮常識
按壓縮方式分:有所謂的「透明壓縮」和「打包壓縮」。

「透明壓縮」一般針對.exe和.com文件,直接壓縮。成功的話,文件體積變小,功能不變,運行速度還可能更快。但是,這種壓縮方法的對象面很窄。如果壓縮失敗,還會造成文件不可用。所以,這一類程序總是強烈要求用戶在壓縮前將文件備份。

「打包壓縮」就是現在常提到的壓縮軟體使用的壓縮法。它把一個或多個文件壓縮成一個文件——壓縮包。要使用壓縮後的文件,必須先解壓將文件復原。它的特點是風險小,適用於減小不常用的文件所佔空間和傳輸數據。當然,按照壓縮演算法,我們還可以將壓縮分成很多種。

一般我們在談到壓縮時,會提到許多相關術語,下面我們就提出一些常見的術語進行解釋。

壓縮格式:壓縮文件時使用的壓縮編碼方法不同,壓縮生成的文件結構就不同,這種壓縮文件結構就稱壓縮格式。

壓縮比率:文件壓縮後佔用的磁碟空間與原文件的比率稱壓縮比率。在常用的壓縮格式中,RAR格式壓縮比率較高,ZIP格式較低。但ZIP格式的文件操作速度較快。

解壓:將壓縮文件還原為本來的文件格式,也稱釋放、擴展。

壓縮包:一般將通用壓縮格式的文件稱為壓縮包,如ZIP格式壓縮文件。這種文件可以在壓縮工具的管理下對包中壓縮的文件進行管理,如查看、刪除、添加等。

打包:將文件壓縮成通用壓縮格式的壓縮包文件稱為打包,也指將文件壓縮添加到壓縮包。

多卷壓縮:將壓縮的文件包分成幾個壓縮文件稱為多卷壓縮,一般是為了將壓縮文件儲存在多個軟磁碟上或方便網上傳輸。

自解壓文件:將文件壓縮生成可執行的文件,然後在沒有壓縮工具的幫助下,通過執行壓縮的文件,就可將自己的源文件解壓還原出來。

壓縮文件格式
目前流行著多種壓縮文件格式,下面我們就來看看到底有哪些吧!

ZIP:目前最流行的壓縮文件格式(在Internet上,ZIP文件已經取得了絕對勝利。在日常操作中,除專門的壓縮軟體之外,許多文件管理程序,如Windows Commander等也都支持ZIP格式)。我們可利用WinZip對ZIP文件進行解壓、釋放等操作,還可以用它來處理ARJ、ARC、CAB、LZH等多種不同格式的壓縮文件,從而大大地方便了用戶的操作。

RAR:是一種高效快速的文件壓縮格式,但不被大多數文件壓縮程序支持,WinRAR是在Windows下處理RAR格式文件的最好工具。

ARJ:由DOS下曾經紅極一時的壓縮軟體ARJ壓縮而成的文件格式,它具有功能強大、壓縮率高等優點。到了現在的Windows時代,它已經沒有了往日的輝煌。

CAB:是Windows 98新增的一種特殊壓縮文件格式,主要用於對有關軟體安裝盤中的文件進行壓縮,其特點是壓縮率非常高(可能是目前最高的),但一經壓縮就不能再進行任何增加、刪除、替換等修改,也就是說它的壓縮包具有「只讀」屬性。我們也可使用WinZip對CAB壓縮包進行操作。

??_:軟體安裝盤所採用的一種壓縮文件方式,如*.ex_、*.dl_、*.d3_等,它們一般由系統直接解壓並完成安裝工作,無須用戶操心。當然,我們也可使用DOS的EXPAND命令對*.??_文件進行釋放操作。

UU/UUE:漢字編碼方式,它們原本是Unix系統中使用的一種編碼方式,後來被改寫到DOS中,我們在傳送中文郵件時只須事先使用該方式進行編碼,此後就能順利通過只能處理7位編碼的郵件伺服器,從而解決了漢字的傳輸問題。

ACE:一種新式的壓縮程序,壓縮比很高。

另外,MP3、MPEG、JPG等音頻、視頻、圖像格式的文件也都採用了壓縮技術,從理論上來說它們也應該算壓縮文件,不過它們所採用的壓縮方式並不相同,這里簡單地介紹一下:

JPEG:JPEG 全名為 Joint Photographic Experts Group,它是一個在國際標准組織(ISO)下從事靜態影像壓縮標准制定的委員會。它制定出了第一套國標靜態影像壓縮標准:ISO 10918-1 就是我們俗稱的JPEG了。由於JPEG優良的品質,使得它在短短的幾年內就獲得極大的成功,目前網站上80%的影像都是採用JPEG的壓縮標准。

JPEG 2000:正式名稱為「ISO 15444」,同樣是由JPEG 組織負責制定。JPEG 2000與傳統 JPEG 最大的不同,在於它放棄了JPEG所採用的以離散餘弦轉換為主的區塊編碼方式,而改以小波轉換為主的多解析編碼方式。其壓縮率比 JPEG高約30%左右,同時支持有損和無損壓縮,無損壓縮對保存一些重要圖片十分有用。

MP3:這個大家應該都認識它了,MP3全稱是MPEG 1 Layer 3,是一種高性能的聲音壓縮編碼方案,它可以做出超小「體積」的音樂文件,大小隻是原始音頻數據的1/10到1/12。但人耳聽起來,效果卻沒有太大差異。它一出世就幾乎佔領了電腦音樂領域,由於MP3的出現,過去在網際網路上半小時才能下載完的一首歌曲,現在以MP3格式僅需短短的幾分鍾就可以「搞定」。

MPEG:MPEG是Moving Pictures Experts Group(動態圖像專家組)的縮寫。
現在使用的有4個版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4。

2. 為什麼說小波的消失矩越高,小波在信號壓縮中對信號的壓縮效果就更好

小波的消失矩的大小決定了用小波逼近光滑函數時的收斂率。從數學分析的方面,一般光滑函數f(x)都能用多項式來刻畫(Taylor展開),因此小波的消失距越高,光滑函數在小波展開式中的零元就越多(實際小波變換中,嚴格為零的小波系數也很少,但大多數小波系數都在零元附近,顯然消失距越高,零元附近的元素比例就越大)。這樣從數值計算的角度看,消失矩的作用體現在壓縮矩陣上,高的消失矩可使矩陣變得更加稀疏,使函數在小波展開時消去了其高階平滑部分,小波系數僅反映函數的高階變化部分,而這些部分通常恰恰表現信號中重要信息的部分,說白了就是高的消失矩可以更好更多地消去平滑的無用信息數據,保留和突出高階變化的數據。
但消失矩的階數也不能太高,過高的階數將使結果模糊。另外,從計算量的角度考慮,消失矩的階數與緊支撐區間相關,消失矩越高,支撐區間的長度也越長,計算量也越大。因此,在
支撐長度和消失矩選擇上,要折衷處理。

3. 文件壓縮軟體的工作原理是什麼

計算機處理的信息是以二進制數的形式表示的,因此壓縮軟體就是把二進制信息中相同的字元串以特殊字元標記來達到壓縮的目的。為了有助於理解文件壓縮,請您在腦海里想像一幅藍天白雲的圖片。對於成千上萬單調重復的藍色像點而言,與其一個一個定義「藍、藍、藍……」長長的一串顏色,還不如告訴電腦:「從這個位置開始存儲1117個藍色像點」來得簡潔,而且還能大大節約存儲空間。這是一個非常簡單的圖像壓縮的例子。其實,所有的計算機文件歸根結底都是以「1」和「0」的形式存儲的,和藍色像點一樣,只要通過合理的數學計算公式,文件的體積都能夠被大大壓縮以達到「數據無損稠密」的效果。總的來說,壓縮可以分為有損和無損壓縮兩種。如果丟失個別的數據不會造成太大的影響,這時忽略它們是個好主意,這就是有損壓縮。有損壓縮廣泛應用於動畫、聲音和圖像文件中,典型的代表就是影碟文件格式MPEG、音樂文件格式MP3和圖像文件格式JPG。
壓縮原理
很多人都驚異於壓縮技術的神奇,一個文件被壓縮成一半大小,何以能無損還原呢?
早期使用的壓縮技術都基於統計模型,到20世紀80年代初基於字典壓縮的新技術才慢慢推廣開來。
數據壓縮包含了非常多的軟體和硬體技術,這些技術各不相同,但是大多數壓縮軟體都是基於LZ77、LZ88演算法並加以修正而成,而LZ77是字典壓縮的起源。大家都知道一個文本文件是由一些單片語成,而且必定有重復現象發生,例如我們這里經常出現的「壓縮軟體」一詞,壓縮的原理就是在文件的頭部做一個類似字典的東西,把「壓縮軟體」這個詞放在「字典」中,並為這個詞指定一個占較少位元組數的編碼,而文章中的「壓縮軟體」一詞均用此編碼代替,以達到壓縮的目的。當然壓縮軟體在實際運作中並非如此簡單,還要使用一些看了就頭痛的演算方法,在此就不一一細述。也許有人會問,文本文件可用字典技術,那其它文件怎麼辦呢。這就無須操心了,因為對於壓縮軟體來說,一個文件中的「數據壓縮」一詞和「@#¥%^」是一樣的,關鍵在於冗餘碼(重復部分)的多少。
壓縮常識
按壓縮方式分:有所謂的「透明壓縮」和「打包壓縮」。
「透明壓縮」一般針對.exe和.com文件,直接壓縮。成功的話,文件體積變小,功能不變,運行速度還可能更快。但是,這種壓縮方法的對象面很窄。如果壓縮失敗,還會造成文件不可用。所以,這一類程序總是強烈要求用戶在壓縮前將文件備份。
「打包壓縮」就是現在常提到的壓縮軟體使用的壓縮法。它把一個或多個文件壓縮成一個文件——壓縮包。要使用壓縮後的文件,必須先解壓將文件復原。它的特點是風險小,適用於減小不常用的文件所佔空間和傳輸數據。當然,按照壓縮演算法,我們還可以將壓縮分成很多種。
一般我們在談到壓縮時,會提到許多相關術語,下面我們就提出一些常見的術語進行解釋。
壓縮格式:壓縮文件時使用的壓縮編碼方法不同,壓縮生成的文件結構就不同,這種壓縮文件結構就稱壓縮格式。
壓縮比率:文件壓縮後佔用的磁碟空間與原文件的比率稱壓縮比率。在常用的壓縮格式中,RAR格式壓縮比率較高,ZIP格式較低。但ZIP格式的文件操作速度較快。
解壓:將壓縮文件還原為本來的文件格式,也稱釋放、擴展。
壓縮包:一般將通用壓縮格式的文件稱為壓縮包,如ZIP格式壓縮文件。這種文件可以在壓縮工具的管理下對包中壓縮的文件進行管理,如查看、刪除、添加等。
打包:將文件壓縮成通用壓縮格式的壓縮包文件稱為打包,也指將文件壓縮添加到壓縮包。
多卷壓縮:將壓縮的文件包分成幾個壓縮文件稱為多卷壓縮,一般是為了將壓縮文件儲存在多個軟磁碟上或方便網上傳輸。
自解壓文件:將文件壓縮生成可執行的文件,然後在沒有壓縮工具的幫助下,通過執行壓縮的文件,就可將自己的源文件解壓還原出來。
壓縮文件格式
目前流行著多種壓縮文件格式,下面我們就來看看到底有哪些吧!
ZIP:目前最流行的壓縮文件格式(在Internet上,ZIP文件已經取得了絕對勝利。在日常操作中,除專門的壓縮軟體之外,許多文件管理程序,如WindowsCommander等也都支持ZIP格式)。我們可利用WinZip對ZIP文件進行解壓、釋放等操作,還可以用它來處理ARJ、ARC、CAB、LZH等多種不同格式的壓縮文件,從而大大地方便了用戶的操作。
RAR:是一種高效快速的文件壓縮格式,但不被大多數文件壓縮程序支持,WinRAR是在Windows下處理RAR格式文件的最好工具。
ARJ:由DOS下曾經紅極一時的壓縮軟體ARJ壓縮而成的文件格式,它具有功能強大、壓縮率高等優點。到了現在的Windows時代,它已經沒有了往日的輝煌。
CAB:是Windows98新增的一種特殊壓縮文件格式,主要用於對有關軟體安裝盤中的文件進行壓縮,其特點是壓縮率非常高(可能是目前最高的),但一經壓縮就不能再進行任何增加、刪除、替換等修改,也就是說它的壓縮包具有「只讀」屬性。我們也可使用WinZip對CAB壓縮包進行操作。
??_:軟體安裝盤所採用的一種壓縮文件方式,如*.ex_、*.dl_、*.d3_等,它們一般由系統直接解壓並完成安裝工作,無須用戶操心。當然,我們也可使用DOS的EXPAND命令對*.??_文件進行釋放操作。
UU/UUE:漢字編碼方式,它們原本是Unix系統中使用的一種編碼方式,後來被改寫到DOS中,我們在傳送中文郵件時只須事先使用該方式進行編碼,此後就能順利通過只能處理7位編碼的郵件伺服器,從而解決了漢字的傳輸問題。
ACE:一種新式的壓縮程序,壓縮比很高。
另外,MP3、MPEG、JPG等音頻、視頻、圖像格式的文件也都採用了壓縮技術,從理論上來說它們也應該算壓縮文件,不過它們所採用的壓縮方式並不相同,這里簡單地介紹一下:
JPEG:JPEG全名為JointPhotographicExpertsGroup,它是一個在國際標准組織(ISO)下從事靜態影像壓縮標准制定的委員會。它制定出了第一套國標靜態影像壓縮標准:ISO10918-1就是我們俗稱的JPEG了。由於JPEG優良的品質,使得它在短短的幾年內就獲得極大的成功,目前網站上80%的影像都是採用JPEG的壓縮標准。
JPEG2000:正式名稱為「ISO15444」,同樣是由JPEG組織負責制定。JPEG2000與傳統JPEG最大的不同,在於它放棄了JPEG所採用的以離散餘弦轉換為主的區塊編碼方式,而改以小波轉換為主的多解析編碼方式。其壓縮率比JPEG高約30%左右,同時支持有損和無損壓縮,無損壓縮對保存一些重要圖片十分有用。
MP3:這個大家應該都認識它了,MP3全稱是MPEG1Layer3,是一種高性能的聲音壓縮編碼方案,它可以做出超小「體積」的音樂文件,大小隻是原始音頻數據的1/10到1/12。但人耳聽起來,效果卻沒有太大差異。它一出世就幾乎佔領了電腦音樂領域,由於MP3的出現,過去在網際網路上半小時才能下載完的一首歌曲,現在以MP3格式僅需短短的幾分鍾就可以「搞定」。
MPEG:MPEG是MovingPicturesExpertsGroup(動態圖像專家組)的縮寫。
現在使用的有4個版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4。

4. 小波分析原理

小波(Wavelet)這一術語,顧名思義,「小波」就是小的波形。所謂「小」是指它具有衰減性;而稱之為「波」則是指它的波動性,其振幅正負相間的震盪形式。與Fourier變換相比,小波變換是時間(空間)頻率的局部化分析,它通過伸縮平移運算對信號(函數)逐步進行多尺度細化,最終達到高頻處時間細分,低頻處頻率細分,能自動適應時頻信號分析的要求,從而可聚焦到信號的任意細節,解決了Fourier變換的困難問題,成為繼Fourier變換以來在科學方法上的重大突破。有人把小波變換稱為「數學顯微鏡」。
小波函數源於多分辨分析,其基本思想是將擴中的函數f(t)表示為一系列逐次逼近表達式, 其中每一個都是f(t)動經過平滑後的形式,它們分別對應不同的解析度。多分辨分析又稱多尺度分析,是建立在函數空間概念基礎上的理論,其思想的形成來源於工程。創建者Mallat .S是在研究圖像處理問題時建立這套理論的。當時人們研究圖像的一種很普遍的方法是將圖像在不同尺度下分解,並將結果進行比較,以取得有用的信息。Meyer正交小波基的提出,使得Mallat想到是否用正交小波基的多尺度特性將圖像展開,以得到圖像不同尺度間的「 信息增量」 。這種思想導致了多分辨分析理論的建立。MRA不僅為正交小波基的構造提供了一種簡單的方法,而且為正交小波變換的快速演算法提供了理論依據。其思想又同多采樣率濾波器組不謀而合,使我們又可將小波變換同數學濾波器的理論結合起來。因此,多分辨分析在正交小波變換理論中具有非常重要的地位。
小波分析的應用是與小波分析的理論研究緊密地結合在一起地。它已經在科技信息產業領域取得了令人矚目的成就。 電子信息技術是六大高新技術中重要的一個領域,它的重要方面是圖像和信號處理。現今,信號處理已經成為當代科學技術工作的重要部分,信號處理的目的就是:准確的分析、診斷、編碼壓縮和量化、快速傳遞或存儲、精確地重構(或恢復)。從數學地角度來看,信號與圖像處理可以統一看作是信號處理(圖像可以看作是二維信號),在小波分析地許多分析的許多應用中,都可以歸結為信號處理問題。對於其性質隨時間是穩定不變的信號,處理的理想工具仍然是傅立葉分析。但是在實際應用中的絕大多數信號是非穩定的,而特別適用於非穩定信號的工具就是小波分析。

5. 對信號進行小波變換後得到的系數是什麼用小波變換進行信號壓縮的原理是什麼

小h波變換和去噪通俗的講就是剝大a蒜的過程,也y就是不e斷的分6層,使得信號拆分6成各種頻段(根據採用頻率而定),而這一e過程要用到低通濾波器和高通濾波器,而小m波去噪就是在高頻部分5(因為2通常白雜訊出現在高頻部分8)改變數字量,運用一w些演算法去除一w些混有雜訊的數字,然後再運用重構低通濾波器和高通濾波器把剛剛分5層的頻段加起來,差不u多就是拼湊大a蒜的過程吧。 如何改變高頻系數(也r就是去除雜訊)具體演算法如下m: 2。軟門u限和硬門t限所謂門d限法,就是選擇一p個j門n限,然後利用這個i門z限對小l波變換後的離散細節信號和離散逼近信號進行處理。硬門n限可以3描述為8:當數據的絕對值小t於x給定的門e限時,令其為4零,而數據為5其他值時不t變。軟門i限可以1描述為2:當數據的絕對值小x於u給定的門d限時,令其為1零,然後把其他數據點向零收縮。 3。門e限選擇的准則及q其演算法根據現有的文7獻,對於m被高斯白雜訊污染的信號基本雜訊模型, 一k般地, 選擇門i限的准則如下p: 5. 無b偏風5險估計7准則。對應於f每一q個y門p限值, 求出與g其對應的風4險值, 使風2險最小m的門b限就是我們所要選取的門c限,其具體演算法為7: (a) 把待估計2的矢量中5的元g素取絕對值, 由小i到大s排序, 然後將各個z元t素平方5, 得到新的待估計0矢量N V ,其長7度為6原待估計4矢量的長0度n。 (b) 對應每一v個t元l素下p標(即元o素的序號) k ,若取門l限為0待估計3矢量的第k 個c元h素的平方6根,則風5險演算法為1: (1) 固定門s限准則。 利用固定形式的門u限,可取得較好的去噪特性。設n 為1待估計5矢量的長6度,取長0度3 倍的常用對數的平方8根為0門n限。 (7) 極小p極大w准則。本准則採用固定門f限獲得理想過程的極小z極大e特性。 極小j極大o原理是在統計7學中8為4設計2估計8量而採用的,由於s去噪信號可以6假設為7未知回歸函數的估計4量,則極小y極大m估計7量是實現在最壞條件下f最大c均方4誤差最小q的任選量。 (3) 混合準則。 它是無j偏風7險估計8和固定門h限准則的混合 2011-10-27 7:09:53

6. 壓縮軟體的原理是什麼

計算機處理的信息是以二進制數的形式表示的,因此壓縮軟體就是把二進制信息中相同的字元串以特殊字元標記來達到壓縮的目的。為了有助於理解文件壓縮,請您在腦海里想像一幅藍天白雲的圖片。對於成千上萬單調重復的藍色像點而言,與其一個一個定義「藍、藍、藍……」長長的一串顏色,還不如告訴電腦:「從這個位置開始存儲1117個藍色像點」來得簡潔,而且還能大大節約存儲空間。這是一個非常簡單的圖像壓縮的例子。其實,所有的計算機文件歸根結底都是以「1」和「0」的形式存儲的,和藍色像點一樣,只要通過合理的數學計算公式,文件的體積都能夠被大大壓縮以達到「數據無損稠密」的效果。總的來說,壓縮可以分為有損和無損壓縮兩種。如果丟失個別的數據不會造成太大的影響,這時忽略它們是個好主意,這就是有損壓縮。有損壓縮廣泛應用於動畫、聲音和圖像文件中,典型的代表就是影碟文件格式MPEG、音樂文件格式MP3和圖像文件格式JPG。

壓縮原理
很多人都驚異於壓縮技術的神奇,一個文件被壓縮成一半大小,何以能無損還原呢?

早期使用的壓縮技術都基於統計模型,到20世紀80年代初基於字典壓縮的新技術才慢慢推廣開來。

數據壓縮包含了非常多的軟體和硬體技術,這些技術各不相同,但是大多數壓縮軟體都是基於LZ77、LZ88演算法並加以修正而成,而LZ77是字典壓縮的起源。大家都知道一個文本文件是由一些單片語成,而且必定有重復現象發生,例如我們這里經常出現的「壓縮軟體」一詞,壓縮的原理就是在文件的頭部做一個類似字典的東西,把「壓縮軟體」這個詞放在「字典」中,並為這個詞指定一個占較少位元組數的編碼,而文章中的「壓縮軟體」 一詞均用此編碼代替,以達到壓縮的目的。當然壓縮軟體在實際運作中並非如此簡單,還要使用一些看了就頭痛的演算方法,在此就不一一細述。也許有人會問,文本文件可用字典技術,那其它文件怎麼辦呢。這就無須操心了,因為對於壓縮軟體來說,一個文件中的「數據壓縮」一詞和「@#¥%^」 是一樣的,關鍵在於冗餘碼(重復部分)的多少。

壓縮常識
按壓縮方式分:有所謂的「透明壓縮」和「打包壓縮」。

「透明壓縮」一般針對.exe和.com文件,直接壓縮。成功的話,文件體積變小,功能不變,運行速度還可能更快。但是,這種壓縮方法的對象面很窄。如果壓縮失敗,還會造成文件不可用。所以,這一類程序總是強烈要求用戶在壓縮前將文件備份。

「打包壓縮」就是現在常提到的壓縮軟體使用的壓縮法。它把一個或多個文件壓縮成一個文件——壓縮包。要使用壓縮後的文件,必須先解壓將文件復原。它的特點是風險小,適用於減小不常用的文件所佔空間和傳輸數據。當然,按照壓縮演算法,我們還可以將壓縮分成很多種。

一般我們在談到壓縮時,會提到許多相關術語,下面我們就提出一些常見的術語進行解釋。

壓縮格式:壓縮文件時使用的壓縮編碼方法不同,壓縮生成的文件結構就不同,這種壓縮文件結構就稱壓縮格式。

壓縮比率:文件壓縮後佔用的磁碟空間與原文件的比率稱壓縮比率。在常用的壓縮格式中,RAR格式壓縮比率較高,ZIP格式較低。但ZIP格式的文件操作速度較快。

解壓:將壓縮文件還原為本來的文件格式,也稱釋放、擴展。

壓縮包:一般將通用壓縮格式的文件稱為壓縮包,如ZIP格式壓縮文件。這種文件可以在壓縮工具的管理下對包中壓縮的文件進行管理,如查看、刪除、添加等。

打包:將文件壓縮成通用壓縮格式的壓縮包文件稱為打包,也指將文件壓縮添加到壓縮包。

多卷壓縮:將壓縮的文件包分成幾個壓縮文件稱為多卷壓縮,一般是為了將壓縮文件儲存在多個軟磁碟上或方便網上傳輸。

自解壓文件:將文件壓縮生成可執行的文件,然後在沒有壓縮工具的幫助下,通過執行壓縮的文件,就可將自己的源文件解壓還原出來。

壓縮文件格式
目前流行著多種壓縮文件格式,下面我們就來看看到底有哪些吧!

ZIP:目前最流行的壓縮文件格式(在Internet上,ZIP文件已經取得了絕對勝利。在日常操作中,除專門的壓縮軟體之外,許多文件管理程序,如Windows Commander等也都支持ZIP格式)。我們可利用WinZip對ZIP文件進行解壓、釋放等操作,還可以用它來處理ARJ、ARC、CAB、LZH等多種不同格式的壓縮文件,從而大大地方便了用戶的操作。

RAR:是一種高效快速的文件壓縮格式,但不被大多數文件壓縮程序支持,WinRAR是在Windows下處理RAR格式文件的最好工具。

ARJ:由DOS下曾經紅極一時的壓縮軟體ARJ壓縮而成的文件格式,它具有功能強大、壓縮率高等優點。到了現在的Windows時代,它已經沒有了往日的輝煌。

CAB:是Windows 98新增的一種特殊壓縮文件格式,主要用於對有關軟體安裝盤中的文件進行壓縮,其特點是壓縮率非常高(可能是目前最高的),但一經壓縮就不能再進行任何增加、刪除、替換等修改,也就是說它的壓縮包具有「只讀」屬性。我們也可使用WinZip對CAB壓縮包進行操作。

??_:軟體安裝盤所採用的一種壓縮文件方式,如*.ex_、*.dl_、*.d3_等,它們一般由系統直接解壓並完成安裝工作,無須用戶操心。當然,我們也可使用DOS的EXPAND命令對*.??_文件進行釋放操作。

UU/UUE:漢字編碼方式,它們原本是Unix系統中使用的一種編碼方式,後來被改寫到DOS中,我們在傳送中文郵件時只須事先使用該方式進行編碼,此後就能順利通過只能處理7位編碼的郵件伺服器,從而解決了漢字的傳輸問題。

ACE:一種新式的壓縮程序,壓縮比很高。

另外,MP3、MPEG、JPG等音頻、視頻、圖像格式的文件也都採用了壓縮技術,從理論上來說它們也應該算壓縮文件,不過它們所採用的壓縮方式並不相同,這里簡單地介紹一下:

JPEG:JPEG 全名為 Joint Photographic Experts Group,它是一個在國際標准組織(ISO)下從事靜態影像壓縮標准制定的委員會。它制定出了第一套國標靜態影像壓縮標准:ISO 10918-1 就是我們俗稱的JPEG了。由於JPEG優良的品質,使得它在短短的幾年內就獲得極大的成功,目前網站上80%的影像都是採用JPEG的壓縮標准。

JPEG 2000:正式名稱為「ISO 15444」,同樣是由JPEG 組織負責制定。JPEG 2000與傳統 JPEG 最大的不同,在於它放棄了JPEG所採用的以離散餘弦轉換為主的區塊編碼方式,而改以小波轉換為主的多解析編碼方式。其壓縮率比 JPEG高約30%左右,同時支持有損和無損壓縮,無損壓縮對保存一些重要圖片十分有用。

MP3:這個大家應該都認識它了,MP3全稱是MPEG 1 Layer 3,是一種高性能的聲音壓縮編碼方案,它可以做出超小「體積」的音樂文件,大小隻是原始音頻數據的1/10到1/12。但人耳聽起來,效果卻沒有太大差異。它一出世就幾乎佔領了電腦音樂領域,由於MP3的出現,過去在網際網路上半小時才能下載完的一首歌曲,現在以MP3格式僅需短短的幾分鍾就可以「搞定」。

MPEG:MPEG是Moving Pictures Experts Group(動態圖像專家組)的縮寫。
現在使用的有4個版本:MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-4。

7. 小波變換的數學原理

小波分析理論

小波分析是目前數學中一個迅速發展的新領網域,它同時具有理論深刻和應用十分廣泛的雙重意義。

小波變換的概念是由法國從事石油信號處理的工程師J.Morlet在1974年首先提出的,通過物理的直觀和信號處理的實際需要經驗的建立了反演公式,當時未能得到數學家的認可。正如1807年法國的熱學工程師J.B.J.Fourier提出任一函數都能展開成三角函數的無窮級數的創新概念未能得到??名數學家J.L.Lagrange,P.S.Laplace以及A.M.Legendre的認可一樣。幸運的是,早在七十年代,A.Calderon表示定理的發現、Hardy空間的原子分解和無條件基的深入研究為小波變換的誕生做了理論上的准備,而且J.O.Stromberg還構造了歷史上非常類似於現在的小波基;1986年??名數學家Y.Meyer偶然構造出一個真正的小波基,並與S.Mallat合作建立了構造小波基的同意方法??多尺度分析之後,小波分析才開始蓬勃發展起來,其中比利時女數學家I.Daubechies撰寫的《小波十講(Ten Lectures on Wavelets)》對小波的普及起了重要的推動作用。它與Fourier變換、視窗Fourier變換(Gabor變換)相比,這是一個時間和頻率的局網域變換,因而能有效的從信號中提取資訊,通過伸縮和平移等運算功能對函數或信號進行多尺度細化分析(Multiscale Analysis),解決了Fourier變換不能解決的許多困難問題,從而小波變化被譽為「數學顯微鏡」,它是調和分析發展史上里程碑式的進展。

小波分析的應用是與小波分析的理論研究緊密地結合在一起地。現在,它已經在科技資訊產業領網域取得了令人矚目的成就。 電子資訊技術是六大高新技術中重要的一個領網域,它的重要方面是影像和信號處理。現今,信號處理已經成為當代科學技術工作的重要部分,信號處理的目的就是:准確的分析、診斷、編碼壓縮和量化、快速傳遞或存儲、精確地重構(或恢復)。從數學地角度來看,信號與影像處理可以統一看作是信號處理(影像可以看作是二維信號),在小波分析地許多分析的許多應用中,都可以歸結為信號處理問題。現在,對於其性質隨實踐是穩定不變的信號,處理的理想工具仍然是傅立葉分析。但是在實際應用中的絕大多數信號是非穩定的,而特別適用於非穩定信號的工具就是小波分析。

事實上小波分析的應用領網域十分廣泛,它包括:數學領網域的許多學科;信號分析、影像處理;量子力學、理論物理;軍事電子對抗與武器的智能化;電腦分類與識別;音樂與語言的人工合成;醫學成像與診斷;地震勘探數據處理;大型機械的故障診斷等方面;例如,在數學方面,它已用於數值分析、構造快速數值方法、曲線曲面構造、微分方程求解、控制論等。在信號分析方面的濾波、去雜訊、壓縮、傳遞等。在影像處理方面的影像壓縮、分類、識別與診斷,去污等。在醫學成像方面的減少B超、CT、核磁共振成像的時間,提高解析度等。

(1)小波分析用於信號與影像壓縮是小波分析應用的一個重要方面。它的特點是壓縮比高,壓縮速度快,壓縮後能保持信號與影像的特徵不變,且在傳遞中可以抗干擾。基於小波分析的壓縮方法很多,比較成功的有小波包最好基方法,小波網域紋理模型方法,小波變換零樹壓縮,小波變換向量壓縮等。

(2)小波在信號分析中的應用也十分廣泛。它可以用於邊界的處理與濾波、時頻分析、信噪分離與提取弱信號、求分形指數、信號的識別與診斷以及多尺度邊緣偵測等。

(3)在工程技術等方面的應用。包括電腦視覺、電腦圖形學、曲線設計、湍流、遠端宇宙的研究與生物醫學方面。

8. 小波如何圖像壓縮

小波圖像壓縮有兩個主要因素,一個是濾波器,另一個是壓縮編碼演算法。

單靠小波變換後,用濾波器濾掉 次要信號,再反變換回來,圖像文件大小不會變的。

DWT 適合 圖像壓縮。

Coheb 和 Daubechies 等人的 9-7基 曾是許多人的首選。這些年有無新進展,我不清楚。

9. 小波演算法是什麼

王衛國 郭寶龍

(西安電子科技大學機電工程學院,西安 710071)

摘 要 隨著互聯網的普及和圖象應用范圍的不斷擴大,對圖象的編碼提出了新的要求,即不僅要求具有高的壓縮比,還要求有許多新的功能,如漸進編解碼、從有損壓縮到無損壓縮等。嵌入式零樹小波編碼較好地實現了這一思想,因此奠定了它在圖象編碼中的地位。近年來,在嵌入式零樹小波編碼(EZW)演算法的基礎上出現了許多新的改進演算法,如多級樹集合分裂演算法(SPIHT),集合分裂嵌入塊編碼(SPECK),可逆的嵌入小波壓縮法(CREW)等.本文對這些演算法從原理到性能進行了比較和討論,說明了嵌入式圖象編碼的研究方向。

關 鍵 詞 圖象編碼 嵌入式 零樹 小波變換

On Embedded Zerotree Wavelets Coding and other Improved Algorithms
WANG Wei-guo, GUO Bao-long

(School of Mechano-Electronic Engineering,Xidian Univ.,Xi』an 710071)

Abstract With the extensive application of internet and image,some new requirements on image coding,such as high compression rate ,pregressive codec,and compression from lossy to lossless ,are to be satisfied.These functions can be performed well by EZW(Embedded Zerotree Wavelets) coding.On the bases of EZW,many newly improved algorithms have been developed in recent years.They can illustrated by algorithms like SPIHT(Set Partitioning in Hierarchical Trees),SPECK(Set Partitioned Embedded block coder),In this paper,the writer discusses the principles and performances of these algorithms,thus explains the research tendency in the area of embedded image coding.

Keywords Image coding,Embedded,Zerotree,Wavelet transform

0. 引言

在基於小波變換的圖象壓縮方案中,嵌入式零樹小波 EZW(Embedded Zerotree Wavelets)[1]編碼很好地利用小波系數的特性使得輸出的碼流具有嵌入特性。它的重要性排序和分級量化的思想被許多編碼演算法所採用。近年來,在對EZW改進的基礎上,提出了許多新的性能更好的演算法,如多級樹集合分裂演算法(SPIHT :Set Partitioning In Hierarchical Trees)[2],集合分裂嵌入塊編碼(SPECK:Set Partitioned Embedded bloCK coder),可逆嵌入小波壓縮演算法(CREW:Compression with Reversible Embedded Wavelets)[3] 。本文對這些演算法進行了原理分析、性能比較,說明了嵌入式小波圖象編碼的研究方向。

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