s1091444 作業 6
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功課要求
附件中為三張利用將晶片高度以色彩視覺化後的圖片。
請設計一個基於Run-Length 的壓縮法方，對圖檔作無失真壓縮後儲存成新檔案。
部落格上應敘述你的壓縮方法，提供壓縮檔之格式，並計算三張圖的平均壓縮率
(compression ratio)。
成果
開發環境
- Windows 10
- Visual Studio Code
- Python 3.9.16
- OpenCV 4.5.4
實作
使用的 libraries 如下：
import cv2, os
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
1/ 利用迴圈讀入三張圖片
建立一個儲存三張圖片路徑的 list ，使用迴圈讀入圖片並送至 compress(original_img, compress_file) 進行壓縮，取得壓縮率並儲存在 compress_ratio[i] 中。
2/ 壓縮圖片
2.1/ 計算圖片大小
使用 os.path.getsize(filename) 取得圖片大小，並使用 with open(compress_file, "w") as file 寫入壓縮檔案中，做為解壓縮時建立 array 的參考。
2.2/ 將二維的圖片轉為一維
三個 channel 的值不會一樣，所以三個通道必須分開儲存。
一維的圖片比較好操控，而且能夠增加壓縮的效率，所以使用 flatten() 將二維的矩陣轉換至一維。
2.3/ Run-Length Encoding
遍歷矩陣中所有的 pixel ，如果當前 pixel 和上一個 pixel 相等，數量就 + 1，不相等就將當前 pixel 的值和數量寫入 .dat 檔中。
並且利用 \n 來分隔每個 channel 的資料。
2.4/ 計算壓縮率
首先，利用 os.path.getsize(filename) 取得檔案大小。
壓縮率的計算為 原檔案大小 / 壓縮檔案大小，相除之後使用 formatted string 顯示在表格中。
3/ 解壓縮圖片
在 main() 中呼叫 decompress(compress_file) 來將剛才產生的 dat 檔轉換回圖片並使用 plt 顯示。
3.1/ 創建畫布
使用 img_size = file.readline().rstrip('\n').split(", ") 取得圖片的大小之後，建立一個擁有三個元素的二維 list ，每一個元素是儲存 B, G, R 單個通道的資料，每一個元素的大小為 img_size[0] * img_size[1] 。
同時，使用 file.read().split("\n") 讀取剩下的資料，每一個通道的值是使用 `\n` 做分割，其中每一個 pixel 的值用 , 分割。
3.2/ 將 pixel 填上 array
image_bgr 中，依序填入 B, G, R 通道的資料。
3.3/ Merge 三個通道成一張圖片
將填好值的一維 array 使用 reshape() 轉換成二維矩陣，並使用 cv2.merge() 合併三個通道，使其變成 BGR 的彩色圖片。 <br>
由於要在 plt 做顯示，所以使用 cv2.cvtColor() 將 BGR 轉換成 RGB 。
4/ 計算平均壓縮率
將三張圖片的壓縮率加總後平均並輸出，最後使用 plt.show() 顯示圖片。
總結
Run-length encoding 可以用來壓縮相同顏色連續出現的圖片，不過如果圖片沒有大量相同的顏色相鄰，壓縮效果可能會不太好。
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