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JPEG图像压缩演算法.doc

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JPEG图像压缩演算法.doc

上传人:wxc6688 2022/7/7 文件大小:63 KB

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JPEG图像压缩演算法.doc

文档介绍

文档介绍:浅谈JPEG图像压缩算法
本文仅讨论静止图像的压缩基本算法,图像压缩的目的在于以较少的数据来表示图像以节约存储费用,或者传输时间和费用。
JPEG压缩算法可以用失真的是指将一组光强数据转换成频率数据,以便得知强度变化的情形。若对高频的数据做些修饰,再转回原来形式的数据时,显然与原始数据有些差异,但是人类的眼睛却是不容易辨认出来。
压缩时,将原始图像数据分成8*8数据单元矩阵,例如亮度值的第一个矩阵内容如下:
JPEG将整个亮度矩阵与色度Cb矩阵,饱和度Cr矩阵,视为一个基本单元称作MCU。每个MCU所包含的矩阵数量不得超过10个。例如,行和列采样的比例皆为4:2:2,则每个MCU将包含四个亮度矩阵,一个色度矩阵及一个饱和度矩阵。
当图像数据分成一个8*8矩阵后,还必须将每个数值减去128,然后一一代入DCT变换公式中,即可达到DCT变换的目的。图像数据值必须减去128,是因为DCT转换公式所接受的数字范围是在-128到+127之间。
DCT变换公式:
x,y代表图像数据矩阵内某个数值的坐标位置
f(x,y)代表图像数据矩阵内的数个数值
u,v代表DCT变换后矩阵内某个数值的坐标位置
F(u,v)代表DCT变换后矩阵内的某个数值
u=0 且 v=0 c(u)c(v)=1/
u>0 或 v>0 c(u)c(v)=1
经过DCT变换后的矩阵数据自然数为频率系数,这些系数以F(0,0)的值最大,称为DC,其余的63个频率系数则多半是一些接近于0的正负浮点数,一概称之为AC。
3、量化
图像数据转换为频率系数后,还得接受一项量化程序,才能进入编码阶段。
量化阶段需要两个8*8矩阵数据,一个是专门处理亮度的频率系数,另一个则是
针对色度的频率系数,将频率系数除以量化矩阵的值,取得与商数最近的整数,
即完成量化。
当频率系数经过量化后,将频率系数由浮点数转变为整数,这才便于执行最
后的编码。不过,经过量化阶段后,所有数据只保留整数近似值,也就再度损失
了一些数据内容,JPEG提供的量化表如下:
4、编码
Huffman编码无专利权问题,成为JPEG最常用的编码方式,Huffman编码通常是以完整的MCU来进行的。
编码时,每个矩阵数据的DC值与63个AC值,将分别使用不同的Huffman编码表,而亮度与色度也需要不同的Huffman编码表,所以一共需要四个编码表,才能顺利地完成JPEG编码工作。
DC编码
DC是彩采用差值脉冲编码调制的差值编码法,也就是在同一个图像分量中取得每个DC值与前一个DC值的差值来编码。DC采用差值脉冲编码的主要原因是由于在连续色调的图像中,其差值多半比原值小,对差值进行编码所需的位数,会比对原值进行编码所需的位数少许多。例如差值为5,它的二进制表示值为101,如果差值为-5,则先改为正整数5,再将其二进制转换成1的补码即可。所谓1的补码,就是将每个Bit若值为0,便改成1;Bit为1,则变成0。差值5应保留的位数为3,下表即列出差值所应保留的Bit数与差值内容的对照。