基于MATLAB的JPEG压缩编码.doc

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1、信息科学与工程学院课程设计报告（2010—2011学年第一学期）课程名称：综合课程设计____班级：电子0702学号：07姓名：指导教师：2010年11月课程设计题目：基于MATLAB的JPEG压缩编码目的与任务：1.从BMP格式图像的文件中(未压缩)读出图像，并能显示。2.将BMP图像数据以JPEG标准压缩，保存为*.JPG文件。3.要求能读出jpg文件，并显示在界面上内容和要求：把一张BMP格式的图象进行JEPG编码，压缩成以二进制形式保存的文件并显示出来。设计内容一、设计思路本次设计中将JPEG图像编码过程分为四个部分，即：颜色模式转换及采样

2、，DCT变换，量化，编码。首先对BMP图像进行读取,得到RGB三基色数据,由于人眼对图片上的亮度Y的变化远比色度UV的变化更敏感,因此要对RGB进行色彩转换,通过RGB到YUV的转换公式，将RGB转化为YcbCr色彩空间，得到亮度分量Y和色差分量UV。此后,对得到的YUV数据进行DCT,通过此步骤可以降低图像数据的相关性。然后,对变换后的数据进行量化,量化采用数据与标准量化表相除的方法。由于量化表在高频的位置取了较大的值,数据的高频部分便得到了许多的“0”值。之后,进行Zigzag扫描,将量化后的数据中更多的“0”值排列到数据的末端。然后进行Huf

3、fman编码,最终形成压缩后的二进制数据码流，完成图像压缩编码。一、系统框图根据设计思想画出系统流程图如下开始输入一幅原始图像根据量化表，对变换系数进行量化分成8*8像素块，分别做DCT变换对经扫描得到的DC和AC系数分别进行Huffman熵编码得到整个图像编码后的比特序列，并计算压缩比特率对DC和AC系数分别进行Huffman熵编码结束对量化后的变化系数进行Zig—Zag扫描简单说明：要将一幅彩色图像进行压缩编码，首先将图像RGB分量转化为亮度分量和色差分量，然后将图像分成8×8的象素块，用正向二维DCT把每个块转变成64个DCT系数值,其中1个

4、数值是直流(DC)系数,即8×8空域图像子块的平均值,其余的63个是交流(AC)系数,接下来对DCT系数进行Zig-Zag扫描和Huffman编码，实现了图像压缩。一、程序模块框图1.基于DCT变换开始载入原始图像是YUV??RGB-YUV设置压缩比设置原始图像已对原始图像进行8*8分块?对图像进行分块显示压缩后的图像进行DCT反变换重排系数块设置压缩比保留系数求出DCT系数的排列矩阵进行DCT变换结束NYYN基于DCT变换的程序流程图此部分可分为三个过程：原始图像的载入，颜色模式转换及采样以及DCT变换(1)图像文件的读取。MATLAB中利用函数

5、imread来实现图像文件的读取操作。其语法格式为：A=imread(filename，fmt)[X,map]=imread(filename，fmt)[…]=imread(filename)Filename：图像文件名；fmt：图像文件格式。（2）颜色模式转换及采样（3）DCT变换对整幅图像进行DCT变换，具体程序实现：RGB=imread(autumn．BMP)；％从内存中读取BMP格式的真彩色图像I=rgb2gTay(RGB)；％将真彩色图像RGB转换为灰度级亮度图像II=im2double(I)；％将I变换为双精度格式I1=idct2(I)

6、；％对I进行二维DCT，返回的I1包含DCT系数12=idct2(I1)；％求二维DCF逆变换，重构图像subplot(2，2，1)；imshow(I)；subplot(2，2，2)；imshow(I2)；subplot(2，2，3)；imsho'a,(I1)；subplot(2，2，4)；imshow(abs(I—I2)；figrue，mesh(I1)；title('变换谱三维彩色图')_colorbar(vert)％在垂直轴旁增加一颜色等级条2.量化开始结束计算矢量距离的子函数进行分块处理设置码书的大小设置码字的大小求出图像像素的行数和列数装入

7、和显示原始图像量化过程的程序流程图图像文件的显示。在MATLAB中，可以调用image函数来显示图像，其语法格式为：Image(C)image是用来显示附标图像，即显示的图像上有x、y坐标轴的显示，可以看到图像的像素大小。量化过程是控制JPEG压缩比的关键。这个步骤除掉了一些高频量，损失了很高细节。但事实上人眼对高空间频率远没有低频敏感。所以处理后的视觉损失很小。另一个重要原因是所有的图片的点与点之间会有一个色彩过渡的过程。大量的图象信息被包含在低空间频率中。经过量化处理后，在高空间频率段，将出现大量连续的零。3.“Z”字扫描开始产生顺序递增地址数

8、据写入数据存储器是否写满一个数据块?扫描地址表输出符合Zig-Zag顺序的地址数据按扫描顺序输出数据结束NYZig-Zag