libtiff.net - 更有效的 TIFF 无损压缩

Question

我正在尝试将 TIFF 图像存档在数据库中，并且我想尽可能地压缩图像，即使以更高的 CPU 使用率和高内存为代价。

为了测试 LibTiff.NET 中可用的压缩，我使用了以下代码(修改自 this sample ):

//getImageRasterBytes and convertSamples are defined in the sample
void Main() {
    foreach (Compression cmp in Enum.GetValues(typeof(Compression))) {
        try {
            using (Bitmap bmp = new Bitmap(@"D:\tifftest\200 COLOR.tif")) {
                using (Tiff tif = Tiff.Open($@"D:\tifftest\output_{cmp}.tif", "w")) {
                    byte[] raster = utils.getImageRasterBytes(bmp, PixelFormat.Format24bppRgb);
                    tif.SetField(TiffTag.IMAGEWIDTH, bmp.Width);
                    tif.SetField(TiffTag.IMAGELENGTH, bmp.Height);
                    tif.SetField(TiffTag.COMPRESSION, cmp);
                    tif.SetField(TiffTag.PHOTOMETRIC, Photometric.RGB);

                    tif.SetField(TiffTag.ROWSPERSTRIP, bmp.Height);

                    tif.SetField(TiffTag.XRESOLUTION, bmp.HorizontalResolution);
                    tif.SetField(TiffTag.YRESOLUTION, bmp.VerticalResolution);

                    tif.SetField(TiffTag.BITSPERSAMPLE, 8);
                    tif.SetField(TiffTag.SAMPLESPERPIXEL, 3);

                    tif.SetField(TiffTag.PLANARCONFIG, PlanarConfig.CONTIG);

                    int stride = raster.Length / bmp.Height;
                    utils.convertSamples(raster, bmp.Width, bmp.Height);

                    for (int i = 0, offset = 0; i < bmp.Height; i++) {
                        tif.WriteScanline(raster, offset, i, 0);
                        offset += stride;
                    }
                }
            }
        } catch (Exception ex) {
            //code was run in LINQPad
            ex.Dump(cmp.ToString());
        }
    }
}

测试图像为200dpi 24bpp，1700宽×2200高，使用LZW压缩；文件大小接近 7 MB。 (该图像代表我要存储的图像。)

在有效的算法中 ( some failed with various errors )，最小的压缩文件是使用 Compression.Deflate 创建的，但仅压缩到 5MB，我希望它小得多(低于 1) MB)。

必须有某种算法来实现更高的压缩；包含此图像的 PDF 文件约为 500Kb。

如果特定算法与其他 TIFF 查看器/库不兼容，这不是问题，只要我们可以从数据库中提取压缩的 TIFF 并将其转换为 System.Drawing.Bitmap 使用 LibTiff.Net 或其他一些库。

如何通过无损压缩生成更小的文件？对于这些类型的图像来说这可能吗？

更新

PDF file
TIFF file

Answer 1

测试图像的简单评估

只是给出示例图像(tiff 图像)上的一些数字。所有压缩都是无损的，并且可以重新创建任何其他无损格式，例如 bmp/png(已检查)。

tiff-orig         5.779.814  
png (unoptimized) 3.084.641  53.37%
png (optimized)   2.795.230  48.36%  
png (zopfli)      2.791.680  48.30%
jpeg2000          2.230.967  38.60%
webp              2.021.710  34.98%  BSD
gralic            1.795.457  31.06%  
flif              1.778.976  30.78%  LGPL3

备注

• 这些只是一张图像的结果
  • 其中大多数仍有潜在 yield ，但需要大量时间进行压缩
  • 虽然一般观察结果(关于这些压缩机的压缩效率的排序)应该成立，但对于更大的测试集，这些值将会发生变化
• 大多数压缩器都是为了处理单图像而创建的
  • 将多个任务拆分为单个任务将是一项简单的任务；压缩每一个；以某种方式存储连接
  • 这在数据库设置中也是很自然的
  • 如果这些多 tiff 图像密切相关，则可以使用此方法(例如通用压缩器；或自定义方法)
• 正如我在评论中指出的，对于大多数类型的图像(例如照片或扫描件；坚持无损压缩)，您想要的那种减少是不可能的
  • 有很多东西要讲，但最重要的一点是:它们包含大量噪声，并且噪声无法压缩

为了好玩:降噪+无损压缩

由于噪声是破坏无损压缩潜力的最重要因素，因此让我们删除一些噪声。我们正在使用基于 python 的代码来完成此操作，但还有更多可能的方法。以下代码使用非线性滤波器，尝试在保留重要边缘的同时消除噪声。

当然，信息在这里丢失了，但实际上我更喜欢去噪图像，因为它更容易阅读(在我看来)。

去噪代码

from skimage.io import imread, imsave
from skimage.restoration import denoise_bilateral

img = imread("200 DPI.tif")
img_denoised = denoise_bilateral(img, multichannel=True, sigma_range=0.05, sigma_spatial=15)
imsave("200 DPI_denoised.png", img_denoised)

评估

flif (denoised) 1.140.497  19.73%