Trong xã hội hiện nay, khi công nghệ thông tin (CNTT) ngày càng phát triển
và tác động và mọi mặt của cuộc sống. Một trong những nhu cầu lớn của CNTT là
việc lưu trữ thông tin. Nếu chỉ đơn thuần lưu trữ dữ liệu thì dung lượng lưu trữ sẽ
rất cao. Do đó gây nên sự tiêu tốn tài nguyên lưu trữ. Để giải quyết vẫn đề này, chúng
ta đã nghiên cứu đến các thuật toán nén dữ liệu nhằm hướng tới việc sử dụng ít dung
lượng hơn nhưng dữ liệu gốc vẫn thể hiện được chính xác hay tương đối chính xác
dữ liệu gốc ban đầu.
Nén dữ liệu rất quan trọng, giúp giảm tải tài nguyên lưu trữ. Tuy nhiên, nén
dữ liệu chúng ta cần tiêu tốn tài nguyên vào việc nén và giải nén, đòi hỏi nhiều hơn
về phần cứng và xử lý. Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học công nghệ, năng
lực tính toán của thiết bị ngày càng cao, và nén dữ liệu ngày càng trở nên quan trọng
và được ứng dụng rộng rãi.
Xử lý ảnh là một trong những ngành khoa học còn tương đối mới mẻ so với
nhiều ngành khoa học khác nhưng nó đang được tập trung nghiên cứu và phát triển
vì những ứng dụng thực tiễn của nó trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong đó “Nén ảnh” là một phần của xử lý ảnh có ứng dụng to lớn trong truyền
thông và trong lưu trữ.
Chúng tui xin chân thành Thank Thầy Lương Mạnh Bá đã tận tình hướng dẫn
và truyền thụ kiến thức trong suốt thời gian qua để chúng tui có thể hoàn thiện bài
tập lớn này. I. TỔNG QUAN VỀ NÉN ẢNH
1. Giới thiệu
Nén ảnh là một kỹ thuật mã hóa các ảnh số hóa nhằm giảm số lượng các bit
dữ liệu cần thiết để biểu diễn ảnh. Mục đích là giảm đi những chi phí tron việc lưu
trữ và thời gian để truyền ảnh đi xa trong truyền thông nhưng vẫn đảm bảo được chất
lượng ảnh.
Nén ảnh thực hiện được là do một thực tế: thông tin trong bức ảnh không phải
là ngẫu nhiên mà có trật tự, tổ chức. Vì thế nếu bóc tách được tính trật tự, cấu trúc
đó thì sẽ biết phần thông tin nào quan trọng nhất trong bức ảnh để biểu diễn và truyền
đi với số lượng ít bit hơn so với ảnh gốc mà vẫn đảm bảo tính đầy đủ của thông tin.
Ở bên nhận quá trình giải mã sẽ tổ chức, sắp xếp lại được bức ảnh xấp xỉ gần chính
xác so với ảnh gốc nhưng vẫn thỏa mãn chất lượng yêu cầu.
Nén ảnh đạt được bằng cách loại bỏ các phần dư thừa trong ảnh đã được số hoá.
Dư thừa có thể là dư thừa thông tin về không gian, dư thừa về cấp xám hay dư thừa
về thời gian.
2. Các khái niệm cơ bản.
Pixel (Picture alement): Phần tử ảnh.
Ảnh trong thực tế là một ảnh liên tục về không gian và về giá trị độ sáng.
Để có thể xử lý ảnh bằng máy tính cần thiết phải tiến hành số hóa ảnh. Như
vậy một ảnh là một tập hợp các pixel. Mỗi pixel là gồm một cặp tọa độ x, y
và màu. Cặp tọa độ x, y tạo nên độ phân giản (resolution). Màn hình máy tính
có nhiều loại độ phân giải khác nhau như: 320 x 200, 640 x 350, 1024 x 768
... Mức xám (Graylevel)
Mức xám là kết quả sự mã hóa tương ứng của mỗi cường độ sáng của mỗi
điểm ảnh với một giá trị số - kết quả của quá trình lượng hóa.
Dữ liệu
Trong một bài toán, dữ liệu bao gồm một tập các phần tử cơ sở mà ta gọi
là dữ liệu nguyên tử. Nó có thể là một chữ số, một ký tự... nhưng cũng có thể
là một con số, một từ... điều đó phụ thuộc vào từng bài toán.
Nén dữ liệu
Nén dữ liệu là quá trình giảm dung lượng thông tin “dư thừa” trong dữ liệu
gốc và làm cho lượng thông tin thu được sau nén thường nhỏ hơn dữ liệu gốc
rất nhiều. Do vậy, tiết kiệm được bộ nhớ và giảm thời gian trao đổi dữ liệu
trên, mang lại thông tin mà lại cho phép chúng ta khôi phục lại dữ liệu ban
đầu.
Tỷ lệ nén
Tỷ lệ nén là một trong các đặc trung quan trọng của mọi phương pháp nén.
Tỷ lệ nén được định nghĩa như sau:
Tỷ lệ nén = 1/r*%
với r là tỷ số nén được định nghĩa:
r = kích thước dữ liệu gốc / kích thước dữ liệu nén.
Như vậy hiệu suất nén = (1 – tỷ lệ nén)*100%.
Đối với ảnh tĩnh, kích thước chính là số bit biểu diễn toàn bộ bức ảnh.
Đối với ảnh video, kích thước chính là số bit để biểu diễn một khung
hình video (video frame).
3. Cách phân loại nén ảnh.
- Dựa vào nguyên lý nén: Nén không mất thông tin: Sau khi giải nén ta
thu được chính xác dữ liệu gốc. Nén có mất thông tin: Sau khi giải nén ta
không thu được dữ liệu như bản gốc.
