定长REL压缩

压缩代码：

from PIL import Image
import numpy as np
import os

#打开一张二元图片并压缩成以REL_为前缀的文件


img_name=input("请输入图片名:")
size1=os.stat('./'+img_name)
size1=size1.st_size	# 原图片的大小

img1=Image.open(img_name)
img1=img1.convert('1')
img1_a=np.array(img1)
sz=img1_a.shape

cnt=int(0)
flag=img1_a[0][0]

L=len(img_name)
for i in range(L):
	if(img_name[i]=='.'):
		img_name=img_name[0:i]
		break

f=open("./REL_"+img_name,"wb")

# 存入图片的大小数据
h=sz[0]
w=sz[1]
lst=""
lst1=""

# 先高度后宽度
while(h):
	n=h%2
	lst=str(n)+lst
	h=int(h/2)
while(len(lst)<16):	#补齐成两个字节
	lst='0'+lst
hexStr=hex(int(lst,2))
hexStr=hexStr[2:]
if(len(hexStr)%2!=0):
	hexStr='0'+hexStr
f.write(bytes.fromhex(hexStr))		# bytes.fromhex(hex)的hex字串的位数必须是2的倍数
lst=""

while(w):
	n=w%2
	lst=str(n)+lst
	w=int(w/2)
while(len(lst)<16):	#补齐成两个字节
	lst='0'+lst
hexStr=hex(int(lst,2))
hexStr=hexStr[2:]
if(len(hexStr)%2!=0):
	hexStr='0'+hexStr
f.write(bytes.fromhex(hexStr))
lst=""

for i in range(sz[0]):
#	print(i)
	for j in range(sz[1]):
		exp=img1_a[i][j]
		if(img1_a[i][j]!=flag or cnt==7):
			while(cnt):
				k=cnt%2
				if(k):
					lst='1'+lst
				else:
					lst='0'+lst
				cnt=int(cnt/2)
			while(len(lst)<3):
				lst='0'+lst
			if(flag):
				lst='1'+lst
			else:
				lst='0'+lst
			lst1=lst1+lst
			lst=""
			if(len(lst1)==8):
				hexStr=hex(int(lst1,2))
				f.write(bytes.fromhex(hexStr[2:]))
				lst1=""
			flag=img1_a[i][j]
			cnt=1
		else:
			cnt+=1
if(lst):
	while(cnt):
		k=cnt%2
		if(k):
			lst='1'+lst
		else:
			lst='0'+lst
		cnt/=2
	while(len(lst)<3):
		lst='0'+lst
	if(flag):
		lst='1'+lst
	else:
		lst='0'+lst
	for i in range(4):
		lst=lst+'0'
	hexStr=hex(int(lst,2))
	f.write(bytes.fromhex(hexStr[2:]))

print("已压缩为文件："+"./REL_"+img_name)

f.close()
size2=os.stat("./REL_"+img_name)
size2=size2.st_size

rate=(size2/size1)*100
print("压缩率为{:.2f}%".format(rate))

解压代码：

from PIL import Image
import numpy as np

name=input("请输入REL压缩后的文件:")
M_=np.zeros([2,16]) # 存放图片大小数据
f=open(name,'rb')

# 先读取图片的大小
h=f.read(2)     # 和汇编读取字节不一样，纯按顺序
hexStr=h.hex()
height=int(hexStr,16)   # 高度
h=f.read(2)
hexStr=h.hex()
width=int(hexStr,16)   # 宽度


M=np.zeros([height,width])     # 传入一个列表来表示0矩阵的规模，行x列

pos=0 #计数器
while(1):
    h=f.read(1)
    if(len(h)==0):
        break
    HX=h.hex()
   # print(HX)
    try:
        HX=int(HX,16)
    except:
        print("Q1;"+h)

    
    binStr=""
    while(HX):  # 转化成二进制数据
        n=HX%2
        binStr=str(n)+binStr
        HX=int(HX/2)
    while(len(binStr)<8):
        binStr='0'+binStr
    for i in range(2):
        try:
            numM=int(binStr[4*i])
            times=int(binStr[4*i+1:4*i+4],2)
        except:
            print(pos)
            print(binStr)
        for j in range(times):
            if(int(numM)):
                M[int(pos/width)][pos%width]=300
            else:
                M[int(pos/width)][pos%width]=0
           # print(pos)
            pos+=1
f.close()
img_new=Image.fromarray(M)
img_new=img_new.convert('1')    # 默认为浮点类型F，无法直接存储
img_new.save("./"+name+"_new.jpg")
print("已输出为图片:"+"./"+name+"_new.jpg")

合理地存储压缩信息能够有效提高压缩率，最糟糕的办法就是将压缩信息以文本方式存入文件中，这样做会起到负压缩的效果。将压缩信息保存为文本是非常浪费的，于是考虑将其保存在字节信息中。

采取定长REL压缩，取4位二进制数来保存每一段元素，一段元素最长为7个，存储为二进制的“000”，还有一位用于保存压缩连续的元素是1还是0，如要保存连续出现6次的元素1，6的二进制表示为“110”，因此最后存储为“1110”，第一位的1表示连续的元素是1，后面的“110”表示该元素出现了6次，两段元素拼接成一个字节，利用python的字节流将其存入文件中即可。读取时只要将该过程逆运算即可得到图片信息。为了保存图片的大小，在压缩信息前额外增添四个字节用于存储图片的尺寸，分别用两个字节（16位二进制最多可以表示十进制的65535）保存图片的高度和宽度。

参考：[

读取文件属性，

RGB—RLE行程编码示例，

[文件流](https://www.likecs.com/show-204965563.html#sc=2100 python)，

读取文件属性，

控制浮点数输出位数，

]