So implementieren Sie einen Bildkomprimierungsalgorithmus in C#

So implementieren Sie den Bildkomprimierungsalgorithmus in C#

Zusammenfassung: Die Bildkomprimierung ist eine wichtige Forschungsrichtung im Bereich der Bildverarbeitung. In diesem Artikel wird der Bildkomprimierungsalgorithmus in C# vorgestellt und entsprechende Codebeispiele gegeben.

Einführung:
Mit der weit verbreiteten Anwendung digitaler Bilder ist die Bildkomprimierung zu einem wichtigen Bestandteil der Bildverarbeitung geworden. Durch die Komprimierung können Speicherplatz und Übertragungsbandbreite reduziert und die Effizienz der Bildverarbeitung verbessert werden. In der Sprache C# können wir Bilder mithilfe verschiedener Bildkomprimierungsalgorithmen komprimieren. In diesem Artikel werden zwei gängige Bildkomprimierungsalgorithmen vorgestellt: Run-Length Encoding (RLE) und Lempel-Ziv-Welch (LZW) und entsprechende C#-Codebeispiele gegeben.

1. Run-Length Encoding (RLE)-Algorithmus
   Run-Length Encoding (RLE)-Algorithmus ist ein einfacher und effektiver Bildkomprimierungsalgorithmus. Sein Prinzip besteht darin, eine Folge kontinuierlich wiederholter Farbwerte als Zählwert und den entsprechenden Wert darzustellen Farbwert. Das Folgende ist ein C#-Codebeispiel, das den RLE-Algorithmus implementiert:

public byte[] RleCompress(byte[] image)
{
    List<byte> compressedImage = new List<byte>();
    int count = 1;
    byte current = image[0];

    for (int i = 1; i < image.Length; i++)
    {
        if (image[i] == current)
        {
            count++;
        }
        else
        {
            compressedImage.Add((byte)count);
            compressedImage.Add(current);
            count = 1;
            current = image[i];
        }
    }

    compressedImage.Add((byte)count);
    compressedImage.Add(current);

    return compressedImage.ToArray();
}

public byte[] RleDecompress(byte[] compressedImage)
{
    List<byte> decompressedImage = new List<byte>();

    for (int i = 0; i < compressedImage.Length; i += 2)
    {
        byte count = compressedImage[i];
        byte color = compressedImage[i + 1];

        for (int j = 0; j < count; j++)
        {
            decompressedImage.Add(color);
        }
    }

    return decompressedImage.ToArray();
}

2. Lempel-Ziv-Welch (LZW)-Algorithmus
   Der Lempel-Ziv-Welch (LZW)-Algorithmus ist ein häufig verwendeter verlustfreier Komprimierungsalgorithmus, der zum Speichern ein Wörterbuch verwendet Vorkommen einer Zeichenfolge: Ersetzen Sie wiederholte Vorkommen der Zeichenfolge durch den entsprechenden Indexwert. Hier ist ein C#-Codebeispiel, das den LZW-Algorithmus implementiert:

public byte[] LzwCompress(byte[] image)
{
    Dictionary<string, int> dictionary = new Dictionary<string, int>();
    List<int> compressedImage = new List<int>();
    string current = image[0].ToString();

    for (int i = 1; i < image.Length; i++)
    {
        string next = current + image[i];
        if (dictionary.ContainsKey(next))
        {
            current = next;
        }
        else
        {
            compressedImage.Add(dictionary[current]);
            dictionary.Add(next, dictionary.Count + 1);
            current = image[i].ToString();
        }
    }

    compressedImage.Add(dictionary[current]);

    byte[] compressedBytes = new byte[compressedImage.Count * 2];
    for (int i = 0; i < compressedImage.Count; i++)
    {
        compressedBytes[i * 2] = (byte)(compressedImage[i] >> 8);
        compressedBytes[i * 2 + 1] = (byte)(compressedImage[i] & 0xff);
    }

    return compressedBytes;
}

public byte[] LzwDecompress(byte[] compressedImage)
{
    Dictionary<int, string> dictionary = new Dictionary<int, string>();
    List<byte> decompressedImage = new List<byte>();
    int nextCode = 256;

    for (int i = 0; i < nextCode; i++)
    {
        dictionary.Add(i, ((char)i).ToString());
    }

    int current = (compressedImage[0] << 8) + compressedImage[1];
    decompressedImage.AddRange(Encoding.Default.GetBytes(dictionary[current]));

    for (int i = 2; i < compressedImage.Length; i += 2)
    {
        int code = (compressedImage[i] << 8) + compressedImage[i + 1];

        if (!dictionary.ContainsKey(code))
        {
            string entry = dictionary[current] + dictionary[current][0];
            dictionary.Add(code, entry);
            decompressedImage.AddRange(Encoding.Default.GetBytes(entry));
        }
        else
        {
            decompressedImage.AddRange(Encoding.Default.GetBytes(dictionary[code]));
        }

        current = code;
    }

    return decompressedImage.ToArray();
}

Fazit:
In diesem Artikel werden zwei Algorithmen für die Bildkomprimierung in C# vorgestellt: Run-Length Encoding (RLE) und Lempel-Ziv-Welch (LZW). Durch die Implementierung der entsprechenden Komprimierungs- und Dekomprimierungsfunktionen können wir Bilder komprimieren und dekomprimieren. Bei diesen Algorithmen handelt es sich um häufig verwendete Komprimierungsalgorithmen in der Bildverarbeitung, die uns dabei helfen können, Speicherplatz und Übertragungsbandbreite zu reduzieren und die Effizienz der Bildverarbeitung zu verbessern.

Referenz:

1. Lauflängenkodierung (https://en.wikipedia.org/wiki/Run-length_encoding)
2. Lempel-Ziv-Welch. Wikipedia. org/wiki/Lempel-Ziv-Welch)

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