时间：2022-06-16 21:20:58
序论：在您撰写压缩技术论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
关键词：数字图像；图像压缩；压缩技术；任意形状可视对象编码
Abstract:Digitalimagecompressiontechnologyisofspecialintrestforthefasttransmissionandreal-timeprocesssingofdigitalimageinformationontheinternet.Thepaperintroducesseveralkindsofthemostimportantimagecompressionalgorithmsatpresent:JPEG,JPEG2000,fractalimagecompressionandwavelettransformationimagecompression,andsummarizestheiradvantageanddisadvantageanddevelopmentprospect.Thenitintroducessimplythepresentdevelopmentofcodingalgorithmsaboutarbitraryshapevideoobject,andindicatesthealgorithmshaveahighcompressionrate.
Keyword:Digitalimage;Imagecompression;Compresstechnique;Arbitraryshapevisibleobjectcode
一、引言
随着多媒体技术和通讯技术的不断发展，多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求，也给现有的有限带宽以严峻的考验，特别是具有庞大数据量的数字图像通信，更难以传输和存储，极大地制约了图像通信的发展，因此图像压缩技术受到了越来越多的关注。图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输，并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩，可以减轻图像存储和传输的负担，使图像在网络上实现快速传输和实时处理。
图像压缩编码技术可以追溯到1948年提出的电视信号数字化，到今天已经有50多年的历史了[1]。在此期间出现了很多种图像压缩编码方法，特别是到了80年代后期以后，由于小波变换理论，分形理论，人工神经网络理论，视觉仿真理论的建立，图像压缩技术得到了前所未有的发展，其中分形图像压缩和小波图像压缩是当前研究的热点。本文对当前最为广泛使用的图像压缩算法进行综述，讨论了它们的优缺点以及发展前景。
二、JPEG压缩
负责开发静止图像压缩标准的“联合图片专家组”（JointPhotographicExpertGroup,简称JPEG），于1989年1月形成了基于自适应DCT的JPEG技术规范的第一个草案，其后多次修改，至1991年形成ISO10918国际标准草案，并在一年后成为国际标准，简称JPEG标准。
1．JPEG压缩原理及特点
JPEG算法中首先对图像进行分块处理，一般分成互不重叠的大小的块，再对每一块进行二维离散余弦变换（DCT）。变换后的系数基本不相关，且系数矩阵的能量集中在低频区，根据量化表进行量化，量化的结果保留了低频部分的系数，去掉了高频部分的系数。量化后的系数按zigzag扫描重新组织，然后进行哈夫曼编码。JPEG的特点如下：
优点：（1）形成了国际标准；（2）具有中端和高端比特率上的良好图像质量。
缺点：（1）由于对图像进行分块，在高压缩比时产生严重的方块效应；（2）系数进行量化，是有损压缩；（3）压缩比不高，小于50[2]。
JPEG压缩图像出现方块效应的原因是：一般情况下图像信号是高度非平稳的，很难用Gauss过程来刻画，并且图像中的一些突变结构例如边缘信息远比图像平稳性重要，用余弦基作图像信号的非线性逼近其结果不是最优的[3]。
2．JPEG压缩的研究状况及其前景[2]
针对JPEG在高压缩比情况下，产生方块效应，解压图像较差，近年来提出了不少改进方法，最有效的是下面的两种方法：
（1）DCT零树编码
DCT零树编码把DCT块中的系数组成log2N个子带，然后用零树编码方案进行编码。在相同压缩比的情况下，其PSNR的值比EZW高。但在高压缩比的情况下，方块效应仍是DCT零树编码的致命弱点。
（2）层式DCT零树编码
此算法对图像作的DCT变换，将低频块集中起来，做反DCT变换；对新得到的图像做相同变换，如此下去，直到满足要求为止。然后对层式DCT变换及零树排列过的系数进行零树编码。
JPEG压缩的一个最大问题就是在高压缩比时产生严重的方块效应，因此在今后的研究中，应重点解决DCT变换产生的方块效应，同时考虑与人眼视觉特性相结合进行压缩。
三、JEPG2000压缩
JPEG2000是由ISO/IECJTCISC29标准化小组负责制定的全新静止图像压缩标准。一个最大改进是它采用小波变换代替了余弦变换。2000年3月的东京会议，确定了彩色静态图像的新一代编码方式—JPEG2000图像压缩标准的编码算法。
1．JPEG2000压缩原理及特点
JPEG2000编解码系统的编码器和解码器的框图如图1所示[4]。
编码过程主要分为以下几个过程：预处理、核心处理和位流组织。预处理部分包括对图像分片、直流电平（DC）位移和分量变换。核心处理部分由离散小波变换、量化和熵编码组成。位流组织部分则包括区域划分、码块、层和包的组织。
JPEG2000格式的图像压缩比，可在现在的JPEG基础上再提高10%~30%，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。对于目前的JPEG标准，在同一个压缩码流中不能同时提供有损和无损压缩，而在JPEG2000系统中，通过选择参数，能够对图像进行有损和无损压缩。现在网络上的JPEG图像下载时是按“块”传输的，而JPEG2000格式的图像支持渐进传输，这使用户不必接收整个图像的压缩码流。由于JPEG2000采用小波技术，可随机获取某些感兴趣的图像区域（ROI）的压缩码流，对压缩的图像数据进行传输、滤波等操作[4]。
图1JPEG2000压缩编码与解压缩的总体流程
2．JPEG2000压缩的前景
JPEG2000标准适用于各种图像的压缩编码。其应用领域将包括Internet、传真、打印、遥感、移动通信、医疗、数字图书馆和电子商务等[5]。JPEG2000图像压缩标准将成为21世纪的主流静态图像压缩标准。
四、小波变换图像压缩
1．小波变换图像压缩原理
小波变换用于图像编码的基本思想就是把图像根据Mallat塔式快速小波变换算法进行多分辨率分解。其具体过程为：首先对图像进行多级小波分解，然后对每层的小波系数进行量化，再对量化后的系数进行编码。小波图像压缩是当前图像压缩的热点之一，已经形成了基于小波变换的国际压缩标准，如MPEG-4标准，及如上所述的JPEG2000标准[2]。
2．小波变换图像压缩的发展现状及前景
目前3个最高等级的小波图像编码分别是嵌入式小波零树图像编码（EZW），分层树中分配样本图像编码（SPIHT）和可扩展图像压缩编码（EBCOT）。
（1）EZW编码器[6]
1993年，Shapiro引入了小波“零树”的概念，通过定义POS、NEG、IZ和ZTR四种符号进行空间小波树递归编码，有效地剔除了对高频系数的编码，极大地提高了小波系数的编码效率。此算法采用渐进式量化和嵌入式编码模式，算法复杂度低。EZW算法打破了信息处理领域长期笃信的准则：高效的压缩编码器必须通过高复杂度的算法才能获得，因此EZW编码器在数据压缩史上具有里程碑意义。
（2）EBCOT编码器[8]
优化截断点的嵌入块编码方法（EBCOT）首先将小波分解的每个子带分成一个个相对独立的码块，然后使用优化的分层截断算法对这些码块进行编码，产生压缩码流，结果图像的压缩码流不仅具有SNR可扩展而且具有分辨率可扩展，还可以支持图像的随机存储。比较而言，EBCOT算法的复杂度较EZW和SPIHT有所提高，其压缩性能比SPIHT略有提高。
小波图像压缩被认为是当前最有发展前途的图像压缩算法之一。小波图像压缩的研究集中在对小波系数的编码问题上。在以后的工作中，应充分考虑人眼视觉特性，进一步提高压缩比，改善图像质量。并且考虑将小波变换与其他压缩方法相结合。例如与分形图像压缩相结合是当前的一个研究热点[2]。
（3）SPIHT编码器[7]
由Said和Pearlman提出的分层小波树集合分割算法（SPIHT）则利用空间树分层分割方法，有效地减小了比特面上编码符号集的规模。同EZW相比，SPIHT算法构造了两种不同类型的空间零树，更好地利用了小波系数的幅值衰减规律。同EZW编码器一样，SPIHT编码器的算法复杂度低，产生的也是嵌入式比特流，但编码器的性能较EZW有很大的提高。
五、分形图像压缩
1988年，Barnsley通过实验证明分形图像压缩可以得到比经典图像编码技术高几个数量级的压缩比。1990年，Barnsley的学生A.E.Jacquin提出局部迭代函数系统理论后，使分形用于图像压缩在计算机上自动实现成为可能。
1．分形图像压缩的原理
分形压缩主要利用自相似的特点，通过迭代函数系统（IteratedFunctionSystem,IFS）实现。其理论基础是迭代函数系统定理和拼贴定理。
分形图像压缩把原始图像分割成若干个子图像，然后每一个子图像对应一个迭代函数，子图像以迭代函数存储，迭代函数越简单，压缩比也就越大。同样解码时只要调出每一个子图像对应的迭代函数反复迭代，就可以恢复出原来的子图像，从而得到原始图像[9]。
2．几种主要分形图像编码技术[9]
随着分形图像压缩技术的发展，越来越多的算法被提出，基于分形的不同特征，可以分成以下几种主要的分形图像编码方法。
（1）尺码编码方法
尺码编码方法是基于分形几何中利用小尺度度量不规则曲线长度的方法，类似于传统的亚取样和内插方法，其主要不同之处在于尺度编码方法中引入了分形的思想，尺度随着图像各个组成部分复杂性的不同而改变。
（2）迭代函数系统方法
迭代函数系统方法是目前研究最多、应用最广泛的一种分形压缩技术，它是一种人机交互的拼贴技术，它基于自然界图像中普遍存在的整体和局部自相关的特点，寻找这种自相关映射关系的表达式，即仿射变换，并通过存储比原图像数据量小的仿射系数，来达到压缩的目的。如果寻得的仿射变换简单而有效，那么迭代函数系统就可以达到极高的压缩比。
（3）A-E-Jacquin的分形方案
A-E-Jacquin的分形方案是一种全自动的基于块的分形图像压缩方案，它也是一个寻找映射关系的过程，但寻找的对象域是将图像分割成块之后的局部与局部的关系。在此方案中还有一部分冗余度可以去除，而且其解码图像中存在着明显的方块效应。
3．分形图像压缩的前景[2]
虽然分形图像压缩在图像压缩领域还不占主导地位，但是分形图像压缩既考虑局部与局部，又考虑局部与整体的相关性，适合于自相似或自仿射的图像压缩，而自然界中存在大量的自相似或自仿射的几何形状，因此它的适用范围很广。
六、其它压缩算法
除了以上几种常用的图像压缩方法以外，还有：NNT（数论变换）压缩、基于神经网络的压缩方法、Hibert扫描图像压缩方法、自适应多相子带压缩方法等，在此不作赘述。下面简单介绍近年来任意形状纹理编码的几种算法[10]~[13]。
（1）形状自适应DCT（SA-DCT）算法
SA-DCT把一个任意形状可视对象分成的图像块，对每块进行DCT变换，它实现了一个类似于形状自适应GilgeDCT[10][11]变换的有效变换，但它比GilgeDCT变换的复杂度要低。可是，SA-DCT也有缺点，它把像素推到与矩形边框的一个侧边相平齐，因此一些空域相关性可能丢失，这样再进行列DCT变换，就有较大的失真了[11][14][15]。
（2）形状自适应离散小波变换（SA-DWT）
Li等人提出了一种新颖的任意形状对象编码，SA-DWT编码[18]~[22]。这项技术包括SA-DWT和零树熵编码的扩展（ZTE），以及嵌入式小波编码（EZW）。SA-DWT的特点是：经过SA-DWT之后的系数个数，同原任意形状可视对象的像素个数相同；小波变换的空域相关性、区域属性以及子带之间的自相似性，在SA-DWT中都能很好表现出来；对于矩形区域，SA-DWT与传统的小波变换一样。SA-DWT编码技术的实现已经被新的多媒体编码标准MPEG-4的对于任意形状静态纹理的编码所采用。
在今后的工作中，可以充分地利用人类视觉系统对图像边缘部分较敏感的特性，尝试将图像中感兴趣的对象分割出来，对其边缘部分、内部纹理部分和对象之外的背景部分按不同的压缩比进行压缩，这样可以使压缩图像达到更大的压缩比，更加便于传输。
（3）Egger方法
Egger等人[16][17]提出了一个应用于任意形状对象的小波变换方案。在此方案中，首先将可视对象的行像素推到与边界框的右边界相平齐的位置，然后对每行的有用像素进行小波变换，接下来再进行另一方向的小波变换。此方案，充分利用了小波变换的局域特性。然而这一方案也有它的问题，例如可能引起重要的高频部分同边界部分合并，不能保证分布系数彼此之间有正确的相同相位，以及可能引起第二个方向小波分解的不连续等。
七、总结
图像压缩技术研究了几十年，取得了很大的成绩，但还有许多不足，值得我们进一步研究。小波图像压缩和分形图像压缩是当前研究的热点，但二者也有各自的缺点，在今后工作中，应与人眼视觉特性相结合。总之，图像压缩是一个非常有发展前途的研究领域，这一领域的突破对于我们的信息生活和通信事业的发展具有深远的影响。
参考文献：
[1]田青.图像压缩技术[J].警察技术,2002,(1)：30-31.
[2]张海燕,王东木等.图像压缩技术[J].系统仿真学报,2002,14(7)：831-835.
[3]张宗平,刘贵忠.基于小波的视频图像压缩研究进展[J].电子学报,2002,30(6)：883-889.
[4]周宁,汤晓军,徐维朴.JPEG2000图像压缩标准及其关键算法[J].现代电子技术,2002,(12)：1-5.
[5]吴永辉,俞建新.JPEG2000图像压缩算法概述及网络应用前景[J].计算机工程,2003,29(3)：7-10.
[6]JMShaprio.Embeddedimagecodingusingzerotreeofwaveletcoefficients[J].IEEETrans.onSignalProcessing,1993,41(12):3445-3462.
[7]ASaid,WAPearlman.Anewfastandefficientimagecodecbasedonsetpartitioninginhierarchicaltrees[J].IEEETrans.onCircuitsandSystemsforVideoTech.1996,6(3):243-250.
[8]DTaubman.HighperformancescalableimagecompressionwithEBCOT[J].IEEETransactionsonImageProcessing,2000,9(7):1158–1170.
[9]徐林静,孟利民,朱建军.小波与分行在图像压缩中的比较及应用.中国有线电视,2003,03/04：26-29.
[10]MGilge,TEngelhardt,RMehlan.Codingofarbitrarilyshapedimagesegmentsbasedonageneralizedorthogonaltransform[J].SignalProcessing:ImageCommun.,1989,1(10):153–180.
[11]TSikora,BMakai.Shape-adaptiveDCTforgenericcodingofvideo[J].IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.,1995,5(1):59–62.
[12]TSikora,SBauer,BMakai.Efficiencyofshape-adaptive2-Dtransformsforcodingofarbitrarilyshapedimagesegments[J].IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.,1995,5(3):254–258.
[13]EJensen,KRijk,etal.Codingofarbitrarilyshapedimagesegments[C].Proc.WorkshopImageAnalysisandSynthesisinImageCoding,Berlin,Germany,1994:E2.1–E2.4.
[14]MBi,SHOng,menton“Shape-adaptiveDCTforgenericcodingofvideo”[J].IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.,1996,6(6):686–688.
[15]PKauff,KSchuur.Shape-adaptiveDCTwithblock-basedDCseparationandDeltaDCcorrection[J].IEEETrans.CircuitsSyst.VideoTechnol.,1998,8(3):237–242.
[16]OEgger,PFleury,TEbrahimi.Shape-adaptivewavelettransformforzerotreecoding[C].Proc.Eur.WorkshopImageAnalysisandCodingforTV,HDTVandMultimediaApplication,Rennes,France,1996:201–208.
[17]OEgger.Regionrepresentationusingnonlineartechniqueswithapplicationstoimageandvideocoding[D].Ph.D.dissertation,SwissFederalInstituteofTechnology(EPFL),Lausanne,Switzerland,1997.
[18]SLi,WLi,etal.Shapeadaptivevectorwaveletcodingofarbitrarilyshapedtexture[S].ISO/IECJTC/SC29/WG11,MPEG-96-m1027,1996.
[19]WLi,FLing,HSun.ReportoncoreexperimentO3(Shapeadaptivewaveletcodingofarbitrarilyshapedtexture)[S].ISO/IECJTC/SC29/WG11,MPEG-97-m2385,1997.
[20]SLi,WLi.Shapeadaptivediscretewavelettransformforcodingarbitrarilyshapedtexture[C].Proc.SPIEVCIP’97,1997,3024:1046–1056.
关键词：数字图像；图像压缩；压缩技术；任意形状可视对象编码
Abstract:Digitalimagecompressiontechnologyisofspecialintrestforthefasttransmissionandreal-timeprocesssingofdigitalimageinformationontheinternet.Thepaperintroducesseveralkindsofthemostimportantimagecompressionalgorithmsatpresent:JPEG,JPEG2000,fractalimagecompressionandwavelettransformationimagecompression,andsummarizestheiradvantageanddisadvantageanddevelopmentprospect.Thenitintroducessimplythepresentdevelopmentofcodingalgorithmsaboutarbitraryshapevideoobject,andindicatesthealgorithmshaveahighcompressionrate.
Keyword:Digitalimage;Imagecompression;Compresstechnique;Arbitraryshapevisibleobjectcode
一、引言
随着多媒体技术和通讯技术的不断发展，多媒体娱乐、信息高速公路等不断对信息数据的存储和传输提出了更高的要求，也给现有的有限带宽以严峻的考验，特别是具有庞大数据量的数字图像通信，更难以传输和存储，极大地制约了图像通信的发展，因此图像压缩技术受到了越来越多的关注。图像压缩的目的就是把原来较大的图像用尽量少的字节表示和传输，并且要求复原图像有较好的质量。利用图像压缩，可以减轻图像存储和传输的负担，使图像在网络上实现快速传输和实时处理。
图像压缩编码技术可以追溯到1948年提出的电视信号数字化，到今天已经有50多年的历史了[1]。在此期间出现了很多种图像压缩编码方法，特别是到了80年代后期以后，由于小波变换理论，分形理论，人工神经网络理论，视觉仿真理论的建立，图像压缩技术得到了前所未有的发展，其中分形图像压缩和小波图像压缩是当前研究的热点。本文对当前最为广泛使用的图像压缩算法进行综述，讨论了它们的优缺点以及发展前景。
二、JPEG压缩
负责开发静止图像压缩标准的“联合图片专家组”（JointPhotographicExpertGroup,简称JPEG），于1989年1月形成了基于自适应DCT的JPEG技术规范的第一个草案，其后多次修改，至1991年形成ISO10918国际标准草案，并在一年后成为国际标准，简称JPEG标准。
1．JPEG压缩原理及特点
JPEG算法中首先对图像进行分块处理，一般分成互不重叠的大小的块，再对每一块进行二维离散余弦变换（DCT）。变换后的系数基本不相关，且系数矩阵的能量集中在低频区，根据量化表进行量化，量化的结果保留了低频部分的系数，去掉了高频部分的系数。量化后的系数按zigzag扫描重新组织，然后进行哈夫曼编码。JPEG的特点如下：
优点：（1）形成了国际标准；（2）具有中端和高端比特率上的良好图像质量。
缺点：（1）由于对图像进行分块，在高压缩比时产生严重的方块效应；（2）系数进行量化，是有损压缩；（3）压缩比不高，小于50[2]。
JPEG压缩图像出现方块效应的原因是：一般情况下图像信号是高度非平稳的，很难用Gauss过程来刻画，并且图像中的一些突变结构例如边缘信息远比图像平稳性重要，用余弦基作图像信号的非线性逼近其结果不是最优的[3]。
2．JPEG压缩的研究状况及其前景[2]
针对JPEG在高压缩比情况下，产生方块效应，解压图像较差，近年来提出了不少改进方法，最有效的是下面的两种方法：
（1）DCT零树编码
DCT零树编码把DCT块中的系数组成log2N个子带，然后用零树编码方案进行编码。在相同压缩比的情况下，其PSNR的值比EZW高。但在高压缩比的情况下，方块效应仍是DCT零树编码的致命弱点。
（2）层式DCT零树编码
此算法对图像作的DCT变换，将低频块集中起来，做反DCT变换；对新得到的图像做相同变换，如此下去，直到满足要求为止。然后对层式DCT变换及零树排列过的系数进行零树编码。
JPEG压缩的一个最大问题就是在高压缩比时产生严重的方块效应，因此在今后的研究中，应重点解决DCT变换产生的方块效应，同时考虑与人眼视觉特性相结合进行压缩。
三、JEPG2000压缩
JPEG2000是由ISO/IECJTCISC29标准化小组负责制定的全新静止图像压缩标准。一个最大改进是它采用小波变换代替了余弦变换。2000年3月的东京会议，确定了彩色静态图像的新一代编码方式—JPEG2000图像压缩标准的编码算法。
1．JPEG2000压缩原理及特点
JPEG2000编解码系统的编码器和解码器的框图如图1所示[4]。
编码过程主要分为以下几个过程：预处理、核心处理和位流组织。预处理部分包括对图像分片、直流电平（DC）位移和分量变换。核心处理部分由离散小波变换、量化和熵编码组成。位流组织部分则包括区域划分、码块、层和包的组织。
JPEG2000格式的图像压缩比，可在现在的JPEG基础上再提高10%~30%，而且压缩后的图像显得更加细腻平滑。对于目前的JPEG标准，在同一个压缩码流中不能同时提供有损和无损压缩，而在JPEG2000系统中，通过选择参数，能够对图像进行有损和无损压缩。现在网络上的JPEG图像下载时是按“块”传输的，而JPEG2000格式的图像支持渐进传输，这使用户不必接收整个图像的压缩码流。由于JPEG2000采用小波技术，可随机获取某些感兴趣的图像区域（ROI）的压缩码流，对压缩的图像数据进行传输、滤波等操作[4]。
图1JPEG2000压缩编码与解压缩的总体流程
2．JPEG2000压缩的前景
JPEG2000标准适用于各种图像的压缩编码。其应用领域将包括Internet、传真、打印、遥感、移动通信、医疗、数字图书馆和电子商务等[5]。JPEG2000图像压缩标准将成为21世纪的主流静态图像压缩标准。
四、小波变换图像压缩
1．小波变换图像压缩原理
小波变换用于图像编码的基本思想就是把图像根据Mallat塔式快速小波变换算法进行多分辨率分解。其具体过程为：首先对图像进行多级小波分解，然后对每层的小波系数进行量化，再对量化后的系数进行编码。小波图像压缩是当前图像压缩的热点之一，已经形成了基于小波变换的国际压缩标准，如MPEG-4标准，及如上所述的JPEG2000标准[2]。
2．小波变换图像压缩的发展现状及前景
目前3个最高等级的小波图像编码分别是嵌入式小波零树图像编码（EZW），分层树中分配样本图像编码（SPIHT）和可扩展图像压缩编码（EBCOT）。
（1）EZW编码器[6]
1993年，Shapiro引入了小波“零树”的概念，通过定义POS、NEG、IZ和ZTR四种符号进行空间小波树递归编码，有效地剔除了对高频系数的编码，极大地提高了小波系数的编码效率。此算法采用渐进式量化和嵌入式编码模式，算法复杂度低。EZW算法打破了信息处理领域长期笃信的准则：高效的压缩编码器必须通过高复杂度的算法才能获得，因此EZW编码器在数据压缩史上具有里程碑意义。
（2）EBCOT编码器[8]
优化截断点的嵌入块编码方法（EBCOT）首先将小波分解的每个子带分成一个个相对独立的码块，然后使用优化的分层截断算法对这些码块进行编码，产生压缩码流，结果图像的压缩码流不仅具有SNR可扩展而且具有分辨率可扩展，还可以支持图像的随机存储。比较而言，EBCOT算法的复杂度较EZW和SPIHT有所提高，其压缩性能比SPIHT略有提高。
小波图像压缩被认为是当前最有发展前途的图像压缩算法之一。小波图像压缩的研究集中在对小波系数的编码问题上。在以后的工作中，应充分考虑人眼视觉特性，进一步提高压缩比，改善图像质量。并且考虑将小波变换与其他压缩方法相结合。例如与分形图像压缩相结合是当前的一个研究热点[2]。
（3）SPIHT编码器[7]
由Said和Pearlman提出的分层小波树集合分割算法（SPIHT）则利用空间树分层分割方法，有效地减小了比特面上编码符号集的规模。同EZW相比，SPIHT算法构造了两种不同类型的空间零树，更好地利用了小波系数的幅值衰减规律。同EZW编码器一样，SPIHT编码器的算法复杂度低，产生的也是嵌入式比特流，但编码器的性能较EZW有很大的提高。
五、分形图像压缩
1988年，Barnsley通过实验证明分形图像压缩可以得到比经典图像编码技术高几个数量级的压缩比。1990年，Barnsley的学生A.E.Jacquin提出局部迭代函数系统理论后，使分形用于图像压缩在计算机上自动实现成为可能。
1．分形图像压缩的原理
分形压缩主要利用自相似的特点，通过迭代函数系统（IteratedFunctionSystem,IFS）实现。其理论基础是迭代函数系统定理和拼贴定理。
分形图像压缩把原始图像分割成若干个子图像，然后每一个子图像对应一个迭代函数，子图像以迭代函数存储，迭代函数越简单，压缩比也就越大。同样解码时只要调出每一个子图像对应的迭代函数反复迭代，就可以恢复出原来的子图像，从而得到原始图像[9]。
2．几种主要分形图像编码技术[9]
随着分形图像压缩技术的发展，越来越多的算法被提出，基于分形的不同特征，可以分成以下几种主要的分形图像编码方法。
（1）尺码编码方法
尺码编码方法是基于分形几何中利用小尺度度量不规则曲线长度的方法，类似于传统的亚取样和内插方法，其主要不同之处在于尺度编码方法中引入了分形的思想，尺度随着图像各个组成部分复杂性的不同而改变。
（2）迭代函数系统方法
迭代函数系统方法是目前研究最多、应用最广泛的一种分形压缩技术，它是一种人机交互的拼贴技术，它基于自然界图像中普遍存在的整体和局部自相关的特点，寻找这种自相关映射关系的表达式，即仿射变换，并通过存储比原图像数据量小的仿射系数，来达到压缩的目的。如果寻得的仿射变换简单而有效，那么迭代函数系统就可以达到极高的压缩比。
（3）A-E-Jacquin的分形方案
A-E-Jacquin的分形方案是一种全自动的基于块的分形图像压缩方案，它也是一个寻找映射关系的过程，但寻找的对象域是将图像分割成块之后的局部与局部的关系。在此方案中还有一部分冗余度可以去除，而且其解码图像中存在着明显的方块效应。
3．分形图像压缩的前景[2]
虽然分形图像压缩在图像压缩领域还不占主导地位，但是分形图像压缩既考虑局部与局部，又考虑局部与整体的相关性，适合于自相似或自仿射的图像压缩，而自然界中存在大量的自相似或自仿射的几何形状，因此它的适用范围很广。
六、其它压缩算法
除了以上几种常用的图像压缩方法以外，还有：NNT（数论变换）压缩、基于神经网络的压缩方法、Hibert扫描图像压缩方法、自适应多相子带压缩方法等，在此不作赘述。下面简单介绍近年来任意形状纹理编码的几种算法[10]~[13]。
（1）形状自适应DCT（SA-DCT）算法
SA-DCT把一个任意形状可视对象分成的图像块，对每块进行DCT变换，它实现了一个类似于形状自适应GilgeDCT[10][11]变换的有效变换，但它比GilgeDCT变换的复杂度要低。可是，SA-DCT也有缺点，它把像素推到与矩形边框的一个侧边相平齐，因此一些空域相关性可能丢失，这样再进行列DCT变换，就有较大的失真了[11][14][15]。
（2）形状自适应离散小波变换（SA-DWT）
Li等人提出了一种新颖的任意形状对象编码，SA-DWT编码[18]~[22]。这项技术包括SA-DWT和零树熵编码的扩展（ZTE），以及嵌入式小波编码（EZW）。SA-DWT的特点是：经过SA-DWT之后的系数个数，同原任意形状可视对象的像素个数相同；小波变换的空域相关性、区域属性以及子带之间的自相似性，在SA-DWT中都能很好表现出来；对于矩形区域，SA-DWT与传统的小波变换一样。SA-DWT编码技术的实现已经被新的多媒体编码标准MPEG-4的对于任意形状静态纹理的编码所采用。
在今后的工作中，可以充分地利用人类视觉系统对图像边缘部分较敏感的特性，尝试将图像中感兴趣的对象分割出来，对其边缘部分、内部纹理部分和对象之外的背景部分按不同的压缩比进行压缩，这样可以使压缩图像达到更大的压缩比，更加便于传输。
（3）Egger方法
Egger等人[16][17]提出了一个应用于任意形状对象的小波变换方案。在此方案中，首先将可视对象的行像素推到与边界框的右边界相平齐的位置，然后对每行的有用像素进行小波变换，接下来再进行另一方向的小波变换。此方案，充分利用了小波变换的局域特性。然而这一方案也有它的问题，例如可能引起重要的高频部分同边界部分合并，不能保证分布系数彼此之间有正确的相同相位，以及可能引起第二个方向小波分解的不连续等。
七、总结
图像压缩技术研究了几十年，取得了很大的成绩，但还有许多不足，值得我们进一步研究。小波图像压缩和分形图像压缩是当前研究的热点，但二者也有各自的缺点，在今后工作中，应与人眼视觉特性相结合。总之，图像压缩是一个非常有发展前途的研究领域，这一领域的突破对于我们的信息生活和通信事业的发展具有深远的影响。
参考文献：
[1]田青.图像压缩技术[J].警察技术,2002,(1)：30-31.
[2]张海燕,王东木等.图像压缩技术[J].系统仿真学报,2002,14(7)：831-835.
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1．1Huffman编码
哈夫曼编码是无损压缩当中最好的方法。它使用预先二进制描述来替换每个符号，长度由特殊符号出现的频率决定。基本的原理是为每个符号找到新的二进制表示，从而通常符号使用很少的位，不常见的符号使用较多的位。
1．2LZW压缩算法
LZW是Lempel—Ziv—Welch的缩写，主要用于图像数据压缩．对于简滑图像且噪声小的信号源具有较高的压缩比，并且其压缩和解压缩速度也比较快。
1．3算数编码
Huffman编码解决的是整数位编码问题，而这一点有时可能成为一个问题。例如，如果一个字符的概率是1/3，则编码该字符的最优位数是1.6位左右但Huffman编码却必须给代码指定1位或2位，而无论哪一种选择都将导致比理论上可能的长度更长的压缩信息。
1．4PPM数据解压缩算法
PPM(PredictionbyPartialMatching)是一种上下文统计模型技术。它根据输入字符串中一定长度的上下文后面字符出现的次数，得出每个上下文的预测概率，然后利用多个上下文模型来得出输入字符出现的概率，最后根据该概率用算术编码对该字符进行编码。根据最近输入的字符，来预测即将输入的下一个字符，可以达到数据压缩的目的。PPM就是利用了这种方法。利用最近输入的几个字符(叫做上下文模型)，来预测下一个字符。其中，上下文模型的长度k可以从0到已输入字符的最大长度k不等。对于k长度的上下文模型来说，首先要计算在已输入字符串中，每个k长度的子串后面不同的字符出现的次数，然后可以得到该上下文模型的预测概率。预测概率主要用于计算在该上下文模型后面输入字符出现的概率，以便于用算术编码对该字字符进行编码。这样每个不同长度的上下文模型可以得到相应的预测概率。因为每个模型具有不同的k值。在计算输入字符出现的概率时，一般都是从最长的模型开始的。对于某个k长度的模型来说，当输入的字符已经被该上下文模型预测出时，该输入字符出现的概率就是预测概率。而当一个新字符，也就是说该上下文模型不能预测出的字符出现时，输入字符出现的概率就无法得到，也就不能对该字符进行编码。这时，就需要用到”跳转”(Esc)概率将不同长度上下文模型各自的预测概率联系起来。”跳转”概率就可以将模型从k跳f,lk一1，看k一1长度的模型能不能预测出该字符。如果可以，该字符的概率就是”跳转”概率k一1模型的预测概率；如果不能，”跳转”过程将一直进行直到某个模型可以预测出该字符。有了”跳转”机制以后，某个字符的预测概率就由可以预测出该字符模型和它以前的所有模型中的”跳转”概率来决定。为了保证无论出现什么字符，最后”跳转”过程都能结束，最低长度的模型中必须包括字母表中所有的字符。根据计算”跳转”概率的方法不同，PPM算法有很多类型，有A，B，C，D，P等形式。
2．词库压缩程序的设计和实现
2．1选择PPMD算法为词库解压缩算法的依据
根据计算”逃避”或“跳转”概率的方法不同，PPM算法有很多类型，有A，B，C，D，P等形式。PPMD算法在运行时，对内存的要求不是特别高，运行速度比较快。PPMD算法的阶数可以取1-16的阶数。当阶数落在2-3范围时的压缩率跟ZIP，BZIP2可比较，阶数在4-6范围之内时，压缩率比ZIP,BZIP2快，而且运行速度比ZIP,BZIP2快。在高阶数范围8-16之内时，PPMD算法各方面的表现极为突出。因此，在此系统的词库压缩程序中使用了PPMD算法，并且把阶数选为16。2．2词库压缩程序的设计设计词库压缩程序思路：使用Dao技术操作数据库。当用户选择某数据库时，首先检查次数据库是否包含名称为DictTag和Tags的两个数据表。当用户选择某个数据表时检查该表是否符合压缩程序的要求。若不符合，则提示给用户。选择好压缩的数据表之后，首先对数据进行分析。在分析过程中主要完成单词和解释字符串的长度，写入压缩文件时使用的数据包编号的计算等。压缩后的词库的名称填写，源语言和目标语言的选择，排序规则的选择等。其中，排序表必须为Excel文件，而且表的结构也要符合规定。生成词库文件时，首先读取单词和单词的长度和解释的长度，先把这些写入文件，然后再把单词解释部分压缩后写入词库文件。
如何利用先进技术解决空压机组运行中存在的不足，成为亟待解决的问题。具体改造思路如下：（1）将空压机的人工操作改为计算机操作。（2）利用当前成功的电控技术开发研制螺杆式空气压缩机组联锁控制系统，实现空压机组的集中控制；各台空压机的运行参数24h实时在线监测，实现空压机异常即报警。（3）利用变频技术实现压力稳定、恒压供风，达到节约电能的目的。（4）1台变频器经过切换可拖动4台空压机，节约投资。（5）在完善空气压缩机组电控的基础上，实现空压机房车间无人值守，安全管理上做到“无人则安、少人则安”。（6）应用集中控制与变频控制技术，消除空压机卸荷状态的空载运行时间、减少空压机启动次数，达到节能、降低对设备冲击的目的。
2技术改造实施方案
空压机组控制系统如图1所示，包括工控机（上位机）系统、微机控制系统（集控柜）、压力、温度传感器、高压变频控制系统、高压切换系统等。（1）新建集中控制系统，在空压机房安装集中控制柜、监视操作用工控计算机（上位机）。其主要完成空气压缩机组远程参数的监视、控制、运行参数设置、实时曲线、历史报表查询及其他数据的处理等功能。选用ACS4000型集控柜：由电源开关及熔断器、触摸显示屏、PLC控制器、输出继电器、24V直流电源、通讯转换模块、指示及报警装置等组成。高压变频器、高压启动柜、空气压缩机与集控柜通讯模块通过通讯电缆进行通讯，将空压机运行、变频器运行参数、高压启动柜电压、电流、储气罐温度传输到集控柜进行数据处理、显示。根据运算数据控制空压机与变频器运行。运行状况及各种参数、数据在上位机上显示。（2）在主供风管路上安装压力变送器。主要是检测供风出口压力并把压力信号传输给集控柜PLC，PLC运算后根据总管压力和空压机运行状态智能地控制变频器的运行频率，从而达到根据设定压力范围来控制空压机的运行状态的目的。（3）增设高压变频器，控制空压机在需要的工况下运行。（4）增设高压切换柜，如图2所示，内装4台高压真空接触器，与空气压缩机高压启动柜一一对应，并相互闭锁，达到有选择性地控制空压机在变频状态下运行的目的。（5）空压机组控制。1）每台空压机启动、停止、变频状态下运行均由PLC控制，PLC内设空压机运行程序。2）工作方式设定为5种：就地启动／停止、远程启动／停止、紧急停机、联机控制、单台控制。3）风压设定：5．5～6．2kg／cm2；空压机转速调节范围：电机额定转速的60％～100％。4）空压机启动停止全部由PLC程序控制。空压机运行规定，连续运行不得超过72h，按照空压机编号设定主机1、主机2、主机3、主机4，程序控制每72h更换一次主机，辅机每24h更换一次。主机、辅机分别在工频、变频状态下运行。变频频率达到50Hz、10min内风压达不到设定值，该台空压机自动转为工频运行，同时启动第3台空压机变频运行，以控制风压稳定。空压机变频方式运行频率30Hz及以下达10min以上时，该台空压机自动停止运行，同时原辅机或主机自动转为变频方式运行。
3技术关键及创新点
（1）工频、变频状态下空压机运行曲线的智能拟合。（2）ACS400集控系统、高压变频的配合控制。（3）变频方式与工频方式转换控制。（4）主机、辅机按时切换控制。
4经济效益、社会效益分析
2011年1月系统改造完成并投入工业性运行，实现了多台空压机组联动控制，运行状况良好。（1）节能降耗效果显著：通过实际测定，技术改造后比原运行方式节能13％～15％，年节电耗43．2万kW•h，约21．6万元，节能效果明显。（2）实现了大型设备车间真正无人值守。机组自动24h稳定高效运行，减少操作人员9人，年可节约人工费用54万元。（3）稳定的压力输出，减少了对生产的影响，为矿井安全生产奠定基础。（4）维护量小，运行效率高。集控系统及变频的投入运行减少了空压机配件的磨损，延长了电机及空压机的使用寿命，年可维修及配件费用可减少10余万元。（5）实时设备运行状况，便于人员观察和及时掌握，发生异常及时处理，避免机械事故的发生。（6）采用变频控制，实测减少噪声15dB，减少噪声污染。
5结语
关键词：数控液压伺服系统数控改造
一、引言
液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。
二、液压伺服控制系统原理
目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。
液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。
在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
三、液压传动帕优点和缺点
液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：
1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。
2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。
3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。
液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。
四、机床数控改造方向
(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。
(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。
(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。
处理数字信号的过程中，通常情况下都需要将模拟信号转换为数字信号，在处理信号之前，首先需要采集和量化。采集定理又名奈奎斯特采样定理，是美国电信工程师奈奎斯特于1928年提出的，通过采集定理可知，想要在离散信号中恢复出无失真的原始信号，那么采样率至少要达到原始信号的2倍。此后在2004年，华裔科学家T.Tao以及D.Donoho、E.Candes等人通过对比逼近理论和信号稀疏理论的分析，初步提出了压缩感知理论，通过压缩感知理论可知，如果将压缩感知技术用于移动通信系统中，那么即使采用低于奈奎斯特采样定理的采样率，也可以恢复出无失真的原始信号。压缩感知理论的基本思想是：如果信号某个变换域是稀疏的，或者信号是可以压缩的，那么通过与变换基不相关的观测矩阵，能够将变换得到的高维信号投影到低维空间，之后求解最优化问题，就能够在少量投影中重构原始信号。在压缩感知理论框架下，采样率不决定于原始信号带宽，而是重要新信息在信号中的内容和结构决定的，测量值不是信号本身，是高维到低维的投影值，每一个测量值中，都包含着全部样本信号的部分信息，在恢复信号过程中，所用的测量值数目要比奈奎斯特采样定理要求的数目少很多。假设一个N×1维信号s，s包含非零元素K个，s可以通过转换得出N×1维变量x，其转换公式即为：x=覫s式中：覫代表N×N维稀疏变换矩阵，转换得出N×1维变量x之后，就可以计算出M×1维测量信号y，其计算公式如下：y=准x=准覫s=s式中：准代表M×N维测量矩阵，也可称之为随机采样矩阵或者投影矩阵，在上述环节中，覫和准的设计十分重要，对压缩感知技术的实际性能具有很大影响，另外K<M<<N，其中M的取值满足以下条件：M≥Cu2（准，覫）Klog（N）式中：u2（准，覫）代表矩阵覫和准相关性。此外信号重构是压缩感知技术的核心，在取得观测值y的条件下，获取最稀疏解s的过程即为信号重构，为了描述压缩感知理论的信号重构问题，需要运用矩阵理论中的范数知识。
假设定义向量Z={z1,z2，…，zN}的P-范数如下：Zp=Ni=1ΣzipΣΣ1p当P=0时，可以求出向量Z的0-范数，用以表示Z中非零元素的个数。一般情况下，非稀疏信号x通过稀疏转换可得出s，此时压缩感知理论中信号恢复问题就可以转化为线性约束下最小0-范数问题，具体表达式如下：s^=argmin0，s.t.y=准x=准覫s=s上述0-范数优化问题属于非凸优化问题，换言之，在多项式内不能够进行求解，也无法验证解是否有效，这样一来，就需要将其转化为其他范数，例如2-范数或者1-范数，相关资料显示，上述0-范数优化问题可通过求解简单的1-范数来解决，所以压缩感知理论一般采用如下公式：s=argmin1，s.t.y=准x=准覫s=s这样一来，就可以运用线性规划算法等方法来进行处理，在实际工作中，算法有很多中，可以根据具体需要来选择快捷的方法。
2实际应用
分析在实际应用过程中，压缩感知技术有以下几方面特性：
（1）观测信号没有稀疏性，比如OFDM系统频域信道响应等等。
（2）变换观测信号的基坐标，信号在另外的组基下变稀疏，比如频域信号响应经过DFT进行转换，使之在时域上具有稀疏性。
（3）稀疏性是变化的，并且稀疏性是不可知的，这也是使用压缩感知技术的首要条件。有资料显示，经过外场测试多数无线信道在时域上均具有多径稀疏的特点，通过压缩感知技术的应用，将大大减少用户的导频开销。另一方面，目前基站侧天线数目不断增多，无线信道在空域上也具有稀疏性，这也为压缩感知技术未来在移动通信系统中的应用奠定了基础。
3总结
随着人口老龄化时代到来，老年骨质疏松脊椎压缩性骨折临床越来越多见。对这种悄然发生的骨折，少数患者发生骨折时无明显症状，大多数患者仅有轻微外伤所致腰背痛来院就诊时发现。此类骨折的临床表现和治疗与青壮年脊椎外伤性屈曲性骨折有很大差异。本院2001年1月至2005年12月共收治骨质疏松脊椎压缩性骨折96例，现就其特点及治疗分析如下。
1临床资料
1.1一般资料
96例中男45例，女51例，年龄55～90岁(平均68.5岁)。所有患者均摄X线片和CT扫描，其中82例加行MRI检查，排除肿瘤所致脊椎继发性骨折，均确认为骨质疏松脊椎压缩性骨折。骨质疏松程度根据L3骨小梁变化分级［1］：I度33例，II度45例，III度18例。骨折部位C6～L5，其中胸腰椎92例，颈椎4例；单处骨折70例，2处及2处以上骨折26例。80例有轻微外伤史，其中腰扭伤22例，平地跌倒58例。16例仅有轻微腰背痛，初次就诊时患者未意识到已发生骨折。
1.2治疗方法
本组96例患者其中30例行经后路椎弓根螺钉复位固定术，手术适应证：(1)伴有神经损伤；(2)虽然无神经症状，但脊柱后凸成角＞20°，椎管占位＞椎管矢状位50%，椎体高度压缩＞50%；(3)全身情况较好，能耐受手术，伤前生活能自理者。全身情况较差，不能耐受手术及重度骨质疏松应为手术禁忌证。其余66例行非手术治疗。
2结果
30例手术患者术后X线片示脊柱后凸成角恢复正常，压缩椎体回复或基本恢复正常高度，其中5例神经损伤者6个月后神经功能恢复正常，2例行椎体成形术。本组96例患者均在卧床4～8周后在腰围保护下开始下地行走，所有患者根据不同情况给予性激素、降钙素，钙剂或维生素D等药物治疗，经随访，手术组30例无腰背痛或腰背痛较轻，无需长期服用止痛药，非手术组66例中，42例有腰背痛，22例发生进展性后凸畸形。
3讨论
3.1骨质疏松脊椎压缩性骨折临床特点
老年骨质疏松脊椎压缩性骨折与青壮年外伤性骨折有很大差别，外伤性脊椎压缩性骨折均有不同程度的胸腰部疼痛和活动受限，按Denis分类，仅涉及前柱压缩者为压缩型，同时涉及前柱和中柱压缩者为爆裂型。典型爆裂型骨折表现有椎体向四周爆裂，椎体前缘均压缩，椎管均有不同程度狭窄点，椎弓根间距增宽和椎板纵向骨折［2］。骨质疏松脊椎压缩性骨折主要发生在老年人，本组患者平均年龄68.5岁。随着患者年龄的增大，机体内骨无机盐成分减少，骨弹性减少而脆性增加，骨代谢出现负增长，以骨吸收为主，长期积累导致骨量缺失，骨密度降低，骨骼的质和量均降低，出现骨质疏松，轻微外伤即可发生脊椎压缩性骨折。骨折类型以楔形骨折最多见，向四周爆裂较轻，很少有椎弓根间距增宽和椎板纵向骨折，伴有神经根传导功能受损者较少。
3.2骨质疏松脊椎压缩性骨折手术方法的选择
基于老年骨质疏松脊椎压缩性骨折的特点以及患者对预期生活质量的期望，要求医者应采取积极的治疗方法，在患者全身情况许可无严格手术禁忌证的情况下重建脊柱正常序列和稳定性，早期离床活动，纠正和防止后凸畸形。本组96例患者30例行经后路椎弓根螺钉复位固定术，此手术可撑开、复位、固定骨折、恢复脊柱的生理弯曲和椎体高度，扩大椎管内径，重建脊柱稳定性，但骨质疏松时固定螺钉容易松动、脱出，因此固定时可选用直径较粗、长度较长螺纹较深的椎弓根螺钉，以增加螺钉的把持力［3］。
3.3术后早期功能锻炼
术后早期离床活动，可减少长期卧床并发症，治疗纠正骨质疏松。老年骨质疏松脊椎压缩性骨折患者，只要符合手术适应证，原则上都应早期手术，早期活动，可以降低褥疮、下肢深静脉血栓形成、肺部感染、泌尿系统感染等并发症，而且可以避免长期卧床引起的骨量丢失。早期活动功能锻炼及适当的药物治疗可以增强骨质量和骨强度［4，5］。另外，手术治疗可以避免晚期由于脊柱应力分布异常所引起小关节的退变、相邻脊柱的异常活动和生理曲度的改变，以及椎管狭窄所致的腰痛，纠正后凸畸形，避免因非手术治疗椎体高度不能完全恢复致离床活动脊柱负重后加重后凸畸形［6］。
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