Compression d'images - Image compression

La compression d'image est un type de compression de données appliqué aux images numériques , afin de réduire leur coût de stockage ou de transmission . Les algorithmes peuvent tirer parti de la perception visuelle et des propriétés statistiques des données d'image pour fournir des résultats supérieurs par rapport aux méthodes génériques de compression de données qui sont utilisées pour d'autres données numériques.

Comparaison des images JPEG enregistrées par Adobe Photoshop à différents niveaux de qualité et avec ou sans « enregistrer pour le Web »

Compression d'image avec et sans perte

La compression d'image peut être avec ou sans perte . La compression sans perte est préférée à des fins d'archivage et souvent pour l'imagerie médicale, les dessins techniques, les images clipart ou les bandes dessinées. Les méthodes de compression avec perte, en particulier lorsqu'elles sont utilisées à de faibles débits binaires , introduisent des artefacts de compression . Les méthodes avec perte sont particulièrement adaptées aux images naturelles telles que les photographies dans les applications où une perte de fidélité mineure (parfois imperceptible) est acceptable pour obtenir une réduction substantielle du débit binaire. La compression avec perte qui produit des différences négligeables peut être appelée visuellement sans perte.

Méthodes de compression avec perte :

Méthodes de compression sans perte :

Autres propriétés

La meilleure qualité d'image à un taux de compression (ou débit binaire ) donné est l'objectif principal de la compression d'image, cependant, il existe d'autres propriétés importantes des schémas de compression d'image :

L'évolutivité fait généralement référence à une réduction de la qualité obtenue par la manipulation du flux binaire ou du fichier (sans décompression ni re-compression). D'autres noms pour l'évolutivité sont le codage progressif ou les flux binaires intégrés . Malgré sa nature contraire, l'évolutivité peut également être trouvée dans les codecs sans perte, généralement sous la forme de balayages de pixels grossiers à fins. L'évolutivité est particulièrement utile pour prévisualiser les images lors de leur téléchargement (par exemple, dans un navigateur Web) ou pour fournir un accès de qualité variable aux bases de données, par exemple. Il existe plusieurs types d'évolutivité :

  • Progressif de qualité ou progressif de couche : Le flux binaire affine successivement l'image reconstruite.
  • Résolution progressive : Encodez d'abord une résolution d'image inférieure ; puis encoder la différence à des résolutions plus élevées.
  • Composant progressif : Premier codage de la version en niveaux de gris ; puis en ajoutant de la couleur.

Codage de la région d'intérêt . Certaines parties de l'image sont encodées avec une meilleure qualité que d'autres. Cela peut être combiné avec l'évolutivité (coder ces parties d'abord, les autres plus tard).

Méta-informations . Les données compressées peuvent contenir des informations sur l'image qui peuvent être utilisées pour catégoriser, rechercher ou parcourir des images. Ces informations peuvent inclure des statistiques de couleur et de texture, de petites images d' aperçu et des informations sur l'auteur ou le droit d'auteur.

Puissance de traitement . Les algorithmes de compression nécessitent différentes quantités de puissance de traitement pour coder et décoder. Certains algorithmes à compression élevée nécessitent une puissance de traitement élevée.

La qualité d'une méthode de compression est souvent mesurée par le rapport signal/bruit de crête . Il mesure la quantité de bruit introduit par une compression avec perte de l'image, cependant, le jugement subjectif du spectateur est également considéré comme une mesure importante, peut-être étant la mesure la plus importante.

Histoire

Le codage entropique a commencé dans les années 1940 avec l'introduction du codage de Shannon-Fano , la base du codage de Huffman qui a été développé en 1950. Le codage par transformation remonte à la fin des années 1960, avec l'introduction du codage par transformée de Fourier rapide (FFT) en 1968 et le Transformation d'Hadamard en 1969.

Un développement important dans la compression de données d' image a été la transformée en cosinus discrète (DCT), une technique de compression avec perte proposée pour la première fois par Nasir Ahmed en 1972. La compression DCT est devenue la base du JPEG , qui a été introduit par le Joint Photographic Experts Group (JPEG) en 1992. . JPEG compresse les images jusqu'à des tailles de fichier beaucoup plus petites et est devenu le format de fichier image le plus largement utilisé . Son algorithme de compression DCT très efficace était en grande partie responsable de la grande prolifération des images numériques et des photos numériques , avec plusieurs milliards d'images JPEG produites chaque jour à partir de 2015.

Lempel–Ziv–Welch (LZW) est un algorithme de compression sans perte développé par Abraham Lempel , Jacob Ziv et Terry Welch en 1984. Il est utilisé au format GIF , introduit en 1987. DEFLATE , un algorithme de compression sans perte développé par Phil Katz et spécifié en 1996, est utilisé au format Portable Network Graphics (PNG).

Le codage en ondelettes , l'utilisation de transformées en ondelettes dans la compression d'images, a commencé après le développement du codage DCT. L'introduction du DCT a conduit au développement du codage par ondelettes, une variante du codage DCT qui utilise des ondelettes au lieu de l'algorithme basé sur des blocs de DCT. La norme JPEG 2000 a été développée de 1997 à 2000 par un comité JPEG présidé par Touradj Ebrahimi (plus tard le président JPEG). Contrairement à l'algorithme DCT utilisé par le format JPEG d'origine, JPEG 2000 utilise à la place des algorithmes de transformation en ondelettes discrète (DWT). Il utilise la transformée en ondelettes CDF 9/7 (développée par Ingrid Daubechies en 1992) pour son algorithme de compression avec perte, et la transformée en ondelettes 5/3 de LeGall-Tabatabai (LGT) (développée par Didier Le Gall et Ali J. Tabatabai en 1988) pour son algorithme de compression sans perte. La technologie JPEG 2000 , qui inclut l' extension Motion JPEG 2000 , a été sélectionnée comme norme de codage vidéo pour le cinéma numérique en 2004.

Notes et références

Liens externes