图像按其灰度层次可以分为两类：一类是有灰度层次的图像；另一类是仅有黑白两种层次的图像，也称二值图像。有灰度层次的图像包括电视图像、照片传真、静止图像等。二值图像包括文件传真、二值静止图像等。这里主要介绍有灰度层次的图像数字编码。
图像编码的实质是：在一定质量（信噪比的要求或主观评价得分）条件下，以最少比特数来传送一幅图像。这种图像编码也称图像压缩编码，在图像的数字传输、存储、交换中有着广泛的应用。
由于图像信号中有大量的多余信息，因而有可能对其进行压缩编码。现有的图像压缩编码方法很多，为了比较各种压缩编码方法的编码效率，需要定义表示其压缩效率的压缩比。通常对于黑白图像以8比特／像素为基础来规定压缩比，即在没有进行数据压缩的PCM信号中量化比特n=8，经过压缩编码后，每个像素的平均比特数为n r，则编码的压缩比为：
η=8/n r
图像的统计压缩编码的方法基本上可以分为两大类，预测编码方法和变换编码方法。此外，还有把预侧法和变换法混合应用的混合编码法。其中预测编码法有增量调制法（ΔM）及差分预测编码法（DPCM），基本的图像编码法分类详见下表1。
表1：基本的图像编码法分类
预测法和变换法编码两者之间主要有下列一些区别。
1）压缩方法
预测法主要是利用图像像素间的相关性。用已传的像素的亮度值对待传送像素的亮度值进行预测，传送二者的差值。在量化器设计中，考虑到量化误差的统计特性以及人眼的视觉掩盖效应，在图像亮度变化较大的地方允许图像亮度值有较大的误差。
变换法首先把一幅图像划分为一个个子区域，每个子区域的尺寸可以是1x4、1x8、1x16个像素（一维情况），也可以是4x4、8x8、16x16个像素（二维情况）。随后用正交变换把每个子区域变换到变换域，使能量相对集中，并利用其统计特性，可使变换域值用较少的比特数传送。
2）硬件制作
预测法中适用的硬件比较简单，成本较低；变换法中适用的硬件比较复杂，成本较高。但目前已有专用大规模集成电路芯片可用于变换编码，成本的差别已缩小。
3）传输噪声的影响
传输噪声对数字图像信号产生的影响表现为误码。对于变换编码来说，在恢复图像时，误码只引起一个子区域上的某个系数的错误，在图像上叠加一个子区大小的基本图案。而预侧法会导致误码影响的扩展。这时，误码在恢复图像上造成的影响和预测公式有关。采用一维预测时，误码图案为水平方向扩散的撕裂状线；二维预测时，向二维方向扩散，扩散的范围和预测系数有关。
在采用上述图像编码方法的同时，还可以采取下述几种方法，使数码率进一步下降。
1）利用行消隐时间法
在电视信号中，行周期18％的行消隐时间太长，我们可以把行消隐这段时间利用来传输图像信息。为了使行能够准确同步，只需要传送“行同步标志”码组，它们只占用行消隐时间的一小部分，从而使平均数码率下降，压缩比η可提高约10％。对于其他图像信号也有类似问题。
2）利用场消隐时间法
利用场消隐时间来传送图像信息，场同步信号用“帧同步码”来代替，这种方法仅用于活动的电视图像。
3）亚采样
它使用低于采样定理所规定的采样速率采样，适当选取采样速率，使基频和一次谐波的频谱相互交叉，在接收端采用梳状滤波器，把基频带取出，滤去折叠噪声。为了提高亚采样的质量，有时在采样前加梳状滤波器，预先去除会引起折叠的频谱成分。
4）减少电视场的传送
在电视会议或电视电话中，活动图像变化比较缓慢，因此可以每传一帧图像，其下一帧图像不传送，数码率可以压缩一半。在接收端用内插法再恢复没传送的一帧图像（由前一帧和后一帧图像的内插获得）。
5）熵编码法
有Huffman编码、算术编码和准变字长编码。Huffman编码是利用图像信号的统计特性，对出现概率大的事件分配比特数少的短码，出现概率小的事件则分配长码，从而使平均比特数下降。但硬件实现较复杂。后来发展了一种准变字长法，按不同的概率分配两种字长，从而使硬件易于实现。
熵编码通常和游程编码结合起来。在游程长度编码中，不是对每个像素编码，而是对每个取值及其连续长度（即游程长度）进行编码，从而达到压缩数码率的目的。
除了上述两大类基本的压缩方法外，还有一些其他的压缩编码方法，如轮廓编码、综合高效编码和矢量量化等。
为此，基于上述原理，目前用于图像或电视的压缩标准的种类详见下表2。
表2：用于图像或电视的压缩标准
