Các phương pháp nén ảnh hiệu quả

Nguyên tắc

Như vậy với cách thức này ta đã làm giảm chiều dài trung bình của từ mã hoá bằng cách dùng chiều dài biến đổi tuy nhiên cũng có trường hợp bị thiệt 1 ít bit khi tần suất là rất thấp.

Thuật toán

Mô tả : Ta tiến hành hợp nhất hay cộng 2 tần suất nhỏ nhất ở cuối bảng để thu được giá trị tần suất mới sau đó đưa giá trị này trở lại bảng tần suất ban đầu đã bỏ đi 2 tần suất thành phần tạo thành nó. Trong phương pháp mã Huffman mã của ký tự là duy nhất và không mã nào là phần bắt đầu của mã trước.Vì vậy khi đọc theo từng bit từ đầu đến cuối tệp nén ta có thể duyệt cây mã cho đến một lá, tức là ký tự đã được giải mã.

Một số thủ tục chương trình

Việc giải mã chắc chắn phải sử dụng cây nhị phân giống như trong mã hoá. Để đọc, giải mã được yêu cầu phải sử dụng theo đúng tiêu chuẩn nhất định.

Nguyên tắc

Do giới hạn của bộ nhớ và để đảm bảo tốc độ tìm kiếm nhanh, từ điển chỉ giới hạn 4096 phần tử dùng để lưu trữ giá trị của các từ mã. Khi số mẫu lặp lớn hơn 4096 thì người ta sẽ coi ảnh gồm nhiều mảnh ảnh và từ điển sẽ gồm nhiều từ điển con. Khi hết một mảnh ảnh sẽ gửi 1 mã xoá ( CC ) để báo hiệu kết thúc mảnh ảnh cũ và bắt đầu mảnh ảnh mới đồng thời sẽ khởi tạo lại từ điển.

Thông thường một file ảnh GIF có thể chứa nhiều mảnh ảnh, mỗi mảnh ảnh này sẽ được mã hoá riêng. Chương trình giải mã sẽ lặp đi lặp lại thao tác giải mã từng ảnh cho đến khi gặp mã kết thúc thông tin thì dừng lại.

Thuật toán

• Hàm AddToDictionary() : Hàm làm chức năng cập nhật mẫu mới vào phần tử tiếp theo trong từ điển. Nếu từ điển đã đầy nó sẽ gửi ra mã xoá CC và gọi đến hàm InitDictionary() để khởi tạo lại từ điển. Một chuỗi mới sẽ được tạo ra từ chuỗi cũ (chuỗi này ban đầu rỗng, chuỗi này phải là chuỗi đã tồn tại trong từ điển) và ký tự vừa đọc vào.

Với giải thuật nén, một từ mã ứng với một chuỗi sẽ được ghi ra tệp khi chuỗi ghép bởi chuỗi trên với ký tự vừa đọc chưa có mặt trong từ điển. Ký tự vừa xác định nối tiếp vào chuỗi ký tự cũ (đã giải mã ở bước trước) ta được chuỗi ký tự có mặt trong từ điển khi nén. Nếu từ điển đã đầy nó sẽ gửi ra mã xoá CC và gọi đến hàm InitDictionary() để khởi tạo lại từ điển.

Một số thủ tục chương trình

• Giá trị cờ First_Code = TRUE chỉ mã vừa đọc là mã đầu tiên của mỗi mảnh ảnh. • Hàm GetNextCode() : Hàm này đọc thông tin đầu vào (dữ liệu nén) trả về mã tương ứng. • Hàm DeCode() : Hàm này tra cứu từ điển và trả về chuỗi ký tự tương ứng với mã.

Phương pháp mã hoá JPEG2000

• Các bước thực hiện nén ảnh theo chuẩn JPEG2000

JPEG2000 sử dụng hai loại biến đổi liên thành phần là biến đổi màu thuận nghịch (Reversible Color Transform - RCT) và biến đổi màu không thuận nghịch (Irreversible Color Transform - ICT) trong đó biến đổi thuận nghịch làm việc với các giá trị nguyên, còn biến đổi không thuận nghịch làm việc với các giá trị thực. Có thể thấy rằng dù áp dụng biến đổi Wavelet nào hay cùng với nó là một phép phân giải ảnh nào thì trong các băng con có số thứ tự thấp cũng là những thành phần tần số cao (mang thông tin chi tiết của ảnh) trong khi những băng con có số thứ tự cao hơn thì sẽ chứa những thành phần tần số thấp (mang thông tin chính về ảnh). Điều đó nghĩa là các hệ số chi tiết sẽ giảm dần từ băng con mức thấp (HH1 chẳng hạn) (ứng với thành phần tần số cao) xuống băng con mức cao (ứng với thành phần tần số thấp) và có tính tương tự về không gian giữa các băng con, ví dụ như một đường biên của hình vẽ trong ảnh sẽ tồn tại ở cùng một vị trí trên các băng con đó (tương ứng với mức độ phân giải của băng con ấy).

Ngoài ra để có thể mã hoá được các hệ số Wavelet trong trường hợp này, giá trị của nút gốc phải nhỏ hơn giá trị ngưỡng đang được xem xét ứng với hệ số Wavelet đó Sau khi có đủ các khái niệm cần thiết về cây tứ phân và cây zero, chúng ta có thể trình bày nguyên lý hoạt động của thuật toán. Tính năng này là một lợi thế đặc biệt quan trọng của JPEG2000, trong khi JPEG cũng như các chuẩn nén ảnh tĩnh trước đây phải nén nhiều lần để thu được chất lượng với từng lần nén khác nhau thì với JPEG2000 ta chỉ cần nén một lần còn chất lượng ảnh thì sẽ được quyết định tuỳ theo người sử dụng trong quá trình giải nén ảnh theo JPEG2000.Một tính năng ưu việt nữa của JPEG2000 là tính năng mã hoá ảnh quan trọng theo vùng (ROI - Region of Interest) mà chúng ta đã đề cập trong phần mã hoá ảnh theo JPEG2000. Đó là khi một ảnh được truyền trên mạng viễn thông thì thông tin có thể bị nhiễu; với các chuẩn nén ảnh như JPEG thì nhiễu này sẽ được thu vào và hiển thị, tuy nhiên với JPEG2000, do đặc trưng của phép mã hoá có thể chống lỗi, JPEG2000 có thể giảm thiểu các lỗi này tới mức hầu như không có.