s1093350 Homework #5
1122 Digital Image
Processing Assignment #5報告
學號：s1093350 姓名：楊宜芳
主題：Run-Length
Based Image Compression 影像壓縮練習
問題與專案解決目標：
設計一個基於Run-Length的壓縮方法，對圖檔作無失真壓縮後儲存成新檔案，並計算三張圖的平均壓縮率(compression ratio)。
開發環境：Microsoft
Windows 11, Visual Studio Code 1.87.1, OpenCV 4.90, Python 3.8.13
程式架構與功能說明：
1.
用到的套件：PIL中的Image、os、struct，在程式中使用到的功能如下。
- Image：讀入圖像，使用 getdata() 和 size() 取得圖像的像素資料、尺寸
- os：使用 os.path.getsize() 取得檔案大小。
- struct：使用struct.pack() 將資料依指定格式轉為Byte型式，以使用二進制儲存，使用struct.unpack() 將資料轉回。
2.
壓縮圖像：使用Run-length方法對圖像進行壓縮。
- run_length() 副程式：對圖像進行Run-length壓縮，執行步驟如下：
- 取得圖像中所有像素的資料（RGB值）、圖像的尺寸。
- 將每行的像素資料儲存在二維list中。
- 對每一行遍歷該行中的所有像素，判斷是否有連續重複像素。
- 儲存該行中所有的(像素值,重複個數)資料。
- 回傳所有行的(像素值,重複個數)資料。
- save_compressed_data()
副程式：儲存壓縮資料，執行步驟如下。
- 以二進制寫入模式開啟文字檔。
- 使用struct.pack()，依據指定格式將資料轉換為二進制格式。其中，B 代表unsigned char，範圍為0～255，使用三個 B 來代表像素的RGB值（共3 Bytes）。I 代表unsigned
int，使用 I 來代表像素重複次數（4 Bytes），如下圖所示。
- 將壓縮資料以二進制寫入文字檔。
- 主程式：執行步驟如下。
- 設定所有圖像路徑，並使用迴圈對每張圖像做Run-length壓縮。
- 開啟檔案並呼叫run_length() 副程式進行壓縮。
- 設定壓縮檔的儲存路徑並呼叫save_compressed_data() 副程式進行儲存。
- 分別取得壓縮前後的檔案大小。
- 計算圖像的壓縮率（原圖大小／壓縮後大小），並印出該圖像的壓縮率。
- 所有圖像皆壓縮完後，計算並印出三張圖像的平均壓縮率。
3.
解壓縮圖像：
- load_compressed_data()
副程式：讀取壓縮檔並解壓縮，取得所有像素資料。執行步驟如下：
- 以二進制讀入模式打開文字檔。
- 讀入資料。其中，每次先讀取3個Bytes，對應RGB數值，接著再讀取4個Bytes，對應像素重複個數。
- 使用struct.unpack()，解析二進制資料。其中，使用'BBB'將三個Bytes解析成像素資料的RGB數值，使用'I'將四個Bytes解析成像素的重複個數。如下圖所示。
- 依據像素重複個數，將像素資料新增到list中。
- 重複2.～4.步驟直到讀完檔案。最後回傳存有所有像素資料的list。
- convert_to_image() 副程式：將像素資料轉換為圖像。執行步驟如下：
- 使用RGB模式創建指定大小的圖像。
- 將像素依序放入圖像中並回傳圖像。
- 主程式：執行步驟如下。
- 設定壓縮檔路徑，並使用迴圈對每個檔案做解壓縮。
- 指定解壓縮後圖像的寬度與高度（與原圖相同）。
- 呼叫load_compressed_data() 副程式，讀取壓縮檔並進行解壓縮，取得所有像素資料。
- 呼叫convert_to_image() 副程式，依據給定的圖像尺寸，使用得到的像素資料產生圖像。
- 儲存產生的圖像，並印出解壓縮完成訊息。
- 壓縮方法：使用Run-Length方式進行壓縮，並使用二進制格式儲存。
- 壓縮檔格式：文字檔（txt檔）
- 個別壓縮率及平均壓縮率（原圖大小／壓縮後大小）：
- 原圖／壓縮後／解壓縮後的檔案大小：
原圖：
壓縮後：
影片：
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