JPEG图像压缩与编码解析资料.ppt

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1、JPEG图像压缩与编码姓名：李攀攀(13720837)石亚文(13720851)石磊(13720853)课程：信号处理技术2021年9月30日JPEG图像压缩与编码目录1背景介绍1.1为什么进行图像的压缩1.2JPEG是什么1.3JPEG算法概要2JPEG算法的主要计算步骤2.1离散余弦变换2.2量化2.3Z字形编排2.4熵编码3仿真结果展示JPEG图像压缩与编码1背景介绍1.1为什么进行图像压缩第一，压缩的必要性：图象和视频通常在计算机中表示后会占用非常大的空间，而出于节省硬盘空间的考虑，往往要进行压缩。同时，传

2、输过程中，为了节省珍贵的带宽资源和节省时间，也迫切要求压缩。图像编码与压缩从本质上来说就是对要处理的图像源数据按一定的规则进行变换和组合，从而达到以尽可能少的代码（或符号）来表示尽可能多的数据信息。第二，压缩的可能性：之所以可以进行压缩编码，是因为原始的数据包含一定的冗余。在图像的数据文件中包含大量的冗余信息，换句话说，在实际获取的原始数据中，包含有多余的冗余信息。这些冗余信息来自于数据之间的相关性，或者来自于人的视觉特性，这就为压缩数据提供了可能。同时，通过解压缩，我们可以根据之前采取的压缩方法（有损压缩、无损压

3、缩等）进行相应的解压缩措施，得到满足图像主客观质量的恢复图像。1背景介绍图像数据的压缩基于两个特点：一是图像信息存在很大的信息冗余度，数据之间存在相关性，如相邻像素之间色彩的相关性，图像越有规律，相关性越大，可压缩的数据就越多。二是人眼对图像的亮度信息敏感而对色度信息不敏感，因此可利用这个特点来实现对图像的高压缩比。基于以上两个特点而发展来的数据压缩有两类一是无损压缩：将相同的或相似的数据或特征归类，使用较少的数据描述原始数据，从而减少数据量。如RLE编码，Huffman编码和算术编码。二是有损压缩：有针对性的简化

4、不重要的数据，以减少总的数据量。只要损失的数据不会影响人眼主管接收的效果就可以采用这种压缩。如预测编码和变换编码。2021年9月30日JPEG图像压缩与编码1背景介绍1.2JPEG是什么JointPhotographicExpertsGroup的缩写，联合图像专家组由ISO和IEC两个组织机构联合组成的专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准。JPEG标准静态图像数据压缩标准，用于压缩灰度图像和彩色图像。两种基本压缩算法：有损压缩算法：以离散余弦变换(DCT)为基础。无损压缩算法：以预测技术为基础。JPEG格

5、式存放使用JPEG压缩的图像文件交换格式大多数浏览器都支持这种格式的文件。以这种格式存放的图像文件的后缀是.JPG或.JFF。也称JFIF2021年9月30日JPEG图像压缩与编码1背景介绍1.3JPEG算法概要利用视觉系统特性，使用变换、量化和熵编码相结合的方法，以去掉或减少视觉的冗余信息和数据本身的冗余信息JPEG标准的压缩算法大致分成三个步骤：使用正向离散余弦变换(FDCT)把空间域表示的图变换成频率域表示的图使用加权函数对DCT系数进行量化，加权函数对人的视觉系统是最佳的使用霍夫曼编码器对量化系数进行编码2

6、021年9月30日JPEG图像压缩与编码1背景介绍JPEG压缩编码流程图2021年9月30日JPEG图像压缩与编码1背景介绍JPEG算法与颜色空间无关RGB和YUV之间的变换不包含在JPEG算法中JPEG算法处理单独的图像彩色分量，因此可压缩来自不同颜色空间的数据，如RGB,YCbCr,CMYK。色彩变换公式1背景介绍色彩空间变换和数据的压缩并没有直接的关系。而是涉及到图像采样的问题。采样依据：人的眼睛含有对亮度敏感的柱状细胞1.8亿个，含有对色彩敏感的椎状细胞0.08亿个，由于柱状细胞的数量远大于椎状细胞，所以眼

7、睛对亮度的敏感程度要大于对色彩的敏感程度。JPEG图像压缩与编码2JPEG算法的主要计算步骤2.JPEG压缩编码算法的主要计算步骤(1)正向离散余弦变换(FDCT)(2)量化(quantization)(这一步出现了信息的损失)(3)Z字形编码(zigzagscan)。(4)使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码(5)使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码(6)熵编码(entropycoding)2021年9月30日JPEG图像压缩与编码2JPEG算法的主要计算步骤2.1离散余弦变

8、换(DCT)discretecosinetransform的缩写用余弦函数的离散值构成的变换矩阵对信号的一系列样本值进行运算的数学变换可将能量集中到频率较低的系数上将分量图像分成许多个8×8的图块，如图1为某一个8×8图块的离散余弦变换图1离散余弦变换在编码器色输入端，8*8的图像数据块，原始图像的采样精度为p位，是无符号整数，输入时把【0，2p】范围的无符