ضغط الصور

ضغط الصور Image compression هو نوع من ضغط البيانات المطبق على الصورة الرقمية ، لتقليل تكلفتها لـ التخزين أو الإرسال. قد تستفيد الخوارزمية من الإدراك البصري والخصائص الإحصائية لبيانات الصور لتقديم نتائج فائقة مقارنة بالطرق العامة لضغط البيانات التي تُستخدم للبيانات الرقمية الأخرى.[1]

مقارنة صور JPEG المحفوظة بواسطة Adobe Photoshop بمستويات جودة مختلفة ومع أو بدون "حفظ للويب"

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ضغط الصور مع فقد و بدون فقد للبيانات

قد يكون ضغط الصورة مع فقد أو بدون فقد. يُفضل الضغط بدون فقد للأغراض الأرشيفية وغالبًا للتصوير الطبي أو الرسومات الفنية أو قصاصة فنية أو القصص المصورة. تقدم طرق الضغط مع فقد ، خاصة عند استخدامها في معدلات البت المنخفضة ،ضغطاً صنعياً. تُعد الطرق ذات الفقد مناسبة بشكل خاص للصور الطبيعية مثل الصور الفوتوگرافية في التطبيقات حيث يكون فقدان الدقة (غير المحسوس أحيانًا) مقبولاً لتحقيق انخفاض كبير في معدل البت. يمكن أن يسمى الضغط مع فقد الذي ينتج اختلافات لا تذكرها بصريًا بدون فقد.

طرق الضغط مع فقد:

طرق الضغط بدون فقد:


خصائص أخرى

أفضل جودة للصورة بمعدل ضغط معين (أو معدل البت) هو الهدف الرئيسي لضغط الصورة ، ومع ذلك ، هناك خصائص مهمة أخرى لمخططات ضغط الصورة:

يشير مصطلح قابلية التوسع بشكل عام إلى انخفاض الجودة الذي يتحقق من خلال معالجة تيار البت أو الملف (بدون فك الضغط وإعادة الضغط). أسماء أخرى لقابلية التوسع هي "الترميز التدريجي" أو "تدفقات البت المضمنة". على الرغم من طبيعتها المعاكسة ، يمكن العثور على قابلية التوسع أيضًا في برامج الترميز بدون فقد ، وعادةً ما تكون في شكل مسح بكسل خشن إلى دقيق. تعد قابلية التوسع مفيدة بشكل خاص لمعاينة الصور أثناء تنزيلها (على سبيل المثال ، في متصفح الويب) أو لتوفير وصول متغير الجودة إلى قواعد البيانات على سبيل المثال. هناك عدة أنواع من قابلية التوسع:

  • جودة متقدمة أو طبقة متقدمة: يقوم تدفق البتات بتنقية الصورة التي أعيد بناؤها على التوالي.
  • الدقة المتقدمة: أولاً ترميز دقة صورة أقل ؛ ثم ترميز الفرق إلى دقة أعلى.[3][4]
  • المكون التقدمي: ترميز الإصدار الرمادي أولاً ؛ ثم إضافة اللون الكامل.

ترميز منطقة الاهتمام(ذات فائدة). يتم ترميز أجزاء معينة من الصورة بجودة أعلى من الأجزاء الأخرى. يمكن دمج هذا مع قابلية التوسع (تشفير هذه الأجزاء أولاً ، وأجزاء أخرى لاحقًا).

المعلومات الفائقة. قد تحتوي البيانات المضغوطة على معلومات حول الصورة التي يمكن استخدامها لتصنيف الصور أو البحث عنها أو تصفحها. قد تتضمن هذه المعلومات إحصائيات الألوان والملمس ، وصور معاينة صغيرة ، ومعلومات المؤلف أو حقوق النشر.

قوة المعالجة. تتطلب خوارزميات الضغط كميات مختلفة من قوة المعالجة للتشفير وفك التشفير. تتطلب بعض الخوارزميات عالية الضغط قوة معالجة عالية.

غالبًا ما يتم قياس جودة طريقة الضغط بواسطة نسبة الذروة للإشارة إلى الضجيج. يقيس مقدار الضجيج الناتج عن الضغط الفقد للصورة ، ومع ذلك ، فإن الحكم الشخصي للمشاهد يعتبر أيضًا مقياسًا مهمًا ، ربما ، هو المقياس الأكثر أهمية.

التاريخ

بدأ ترميز الانتروپيا في الأربعينيات من القرن العشرين بإدخال ترميز شانون- فانو,[5] الأساس لترميز هفمان الذي تم تطويره في عام 1950.[6] ترميز التحويل يعود إلى أواخر الستينيات ، مع إدخال ترميز تحويل فورييه السريع (FFT) في عام 1968 و تحويل هادامارد في عام 1969[7]

تطور مهم في ضغط بيانات الصور كان تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) ، وهو الضغط ذو الفقد وهي تقنية اقترحها أولاً ناصر أحمد عام 1972.[8] أصبح ضغط DCT أساس JPEG ، الذي تم تقديمه بواسطة مجموعة خبراء التصوير الفوتوگرافي (JPEG) في عام 1992.[9]يضغط JPEG الصور إلى أحجام ملفات أصغر بكثير ، وأصبح تنسيق ملف صورة أكثر استخداماً.[10] كانت خوارزمية ضغط DCT ذات الكفاءة العالية مسؤولة إلى حد كبير عن الانتشار الواسع لـ الرسومات الرقمية و الصور الرقمية ،[11] مع عدة مليارات من صور JPEG التي يتم إنتاجها كل يوم اعتبارًا من عام 2015.[12]

Lempel - Ziv – Welch (LZW) هي خوارزمية ضغط بلا فقد تم تطويرها بواسطة أبراهام لمپل ، جيكوب زيڤ و تيري ولش في عام 1984. يتم استخدامها في تشكيل GIF ، الذي تم تقديمه عام 1987.[13]DEFLATE ، وهي خوارزمية ضغط بلا فقد طورها فِل كاتز وتم تحديدها في عام 1996 ، تُستخدم بتنسيق رسومات الشبكة المحمولة (PNG).[14]

بدأ ترميز التموجات باستخدام تحويلات التموجات في ضغط الصور بعد تطوير تشفير DCT.[15] أدى إدخال DCT إلى تطوير تشفير المويجات ، وهو نوع مختلف من تشفير DCT الذي يستخدم التموجات بدلاً من الخوارزمية المستندة إلى كتلة DCT.[15]تم تطوير المعيار JPEG 2000 من 1997 إلى 2000 من قبل لجنة JPEG برئاسة طراد إبراهيمي (رئيس JPEG لاحقًا).[16] على عكس خوارزمية DCT المستخدمة بواسطة تنسيق JPEG الأصلي ، يستخدم JPEG 2000 بدلاً من ذلك خوارزميات تحويل التموجات منفصلة (DWT). يستخدم CDF تحويل موجي 9/7 (تم تطويره بواسطة انگرد دوبشيز في عام 1992) لخوارزمية الضغط ذات الفقد,[17] وتحويل تموجات LeGall-Tabatabai (LGT) 5/3[18][19] (تم تطويره من قبل ديدييه لو جال وعلي ج.تابتاباي في 1988)[20] لخوارزمية الضغط بدون فقد. تم تحديد تقنية .[17] JPEG 2000 ، التي تتضمن امتداد Motion JPEG 2000 ، باعتبارها معيار ترميز الفيديو لـ السينما الرقمية عام 2004.[21]

ملاحظات و مصادر

  1. ^ "Image Data Compression".
  2. ^ Nasir Ahmed, T. Natarajan and K. R. Rao, "Discrete Cosine Transform," IEEE Trans. Computers, 90–93, Jan. 1974.
  3. ^ Burt, P.; Adelson, E. (1 April 1983). "The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code". IEEE Transactions on Communications. 31 (4): 532–540. CiteSeerX 10.1.1.54.299. doi:10.1109/TCOM.1983.1095851.
  4. ^ Shao, Dan; Kropatsch, Walter G. (February 3–5, 2010). Špaček, Libor; Franc, Vojtěch (eds.). "Irregular Laplacian Graph Pyramid" (PDF). Computer Vision Winter Workshop 2010. Nové Hrady, Czech Republic: Czech Pattern Recognition Society.
  5. ^ Claude Elwood Shannon (1948). Alcatel-Lucent (ed.). "A Mathematical Theory of Communication" (PDF). Bell System Technical Journal. 27 (3–4): 379–423, 623–656. Retrieved 2019-04-21.
  6. ^ David Albert Huffman (September 1952), "A method for the construction of minimum-redundancy codes", Proceedings of the IRE 40 (9): 1098–1101, doi:10.1109/JRPROC.1952.273898, http://compression.ru/download/articles/huff/huffman_1952_minimum-redundancy-codes.pdf 
  7. ^ William K. Pratt, Julius Kane, Harry C. Andrews: "Hadamard transform image coding", in Proceedings of the IEEE 57.1 (1969): Seiten 58–68
  8. ^ Ahmed, Nasir (January 1991). "How I Came Up With the Discrete Cosine Transform". Digital Signal Processing. 1 (1): 4–5. doi:10.1016/1051-2004(91)90086-Z.
  9. ^ "T.81 – DIGITAL COMPRESSION AND CODING OF CONTINUOUS-TONE STILL IMAGES – REQUIREMENTS AND GUIDELINES" (PDF). CCITT. September 1992. Retrieved 12 July 2019.
  10. ^ "The JPEG image format explained". BT.com. BT Group. 31 May 2018. Retrieved 5 August 2019.
  11. ^ "What Is a JPEG? The Invisible Object You See Every Day". The Atlantic. 24 September 2013. Retrieved 13 September 2019.
  12. ^ Baraniuk, Chris (15 October 2015). "Copy protections could come to JPEGs". BBC News. BBC. Retrieved 13 September 2019.
  13. ^ "The GIF Controversy: A Software Developer's Perspective". Retrieved 26 May 2015.
  14. ^ قالب:Cite IETF
  15. ^ أ ب Hoffman, Roy (2012). Data Compression in Digital Systems. Springer Science & Business Media. p. 124. ISBN 9781461560319. Basically, wavelet coding is a variant on DCT-based transform coding that reduces or eliminates some of its limitations. (...) Another advantage is that rather than working with 8 × 8 blocks of pixels, as do JPEG and other block-based DCT techniques, wavelet coding can simultaneously compress the entire image.
  16. ^ Taubman, David; Marcellin, Michael (2012). JPEG2000 Image Compression Fundamentals, Standards and Practice: Image Compression Fundamentals, Standards and Practice. Springer Science & Business Media. ISBN 9781461507994.
  17. ^ أ ب Unser, M.; Blu, T. (2003). "Mathematical properties of the JPEG2000 wavelet filters" (PDF). IEEE Transactions on Image Processing. 12 (9): 1080–1090. Bibcode:2003ITIP...12.1080U. doi:10.1109/TIP.2003.812329. PMID 18237979.
  18. ^ Sullivan, Gary (8–12 December 2003). "General characteristics and design considerations for temporal subband video coding". ITU-T. Video Coding Experts Group. Retrieved 13 September 2019.{{cite web}}: CS1 maint: date format (link)
  19. ^ Bovik, Alan C. (2009). The Essential Guide to Video Processing. Academic Press. p. 355. ISBN 9780080922508.
  20. ^ Gall, Didier Le; Tabatabai, Ali J. (1988). "Sub-band coding of digital images using symmetric short kernel filters and arithmetic coding techniques". ICASSP-88., International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing: 761–764 vol.2. doi:10.1109/ICASSP.1988.196696.
  21. ^ Swartz, Charles S. (2005). Understanding Digital Cinema: A Professional Handbook. Taylor & Francis. p. 147. ISBN 9780240806174.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=ضغط_الصور&oldid=2949480"