【正文】 度值產(chǎn)生的彩色稱(chēng)為偽彩色。 圖像的基本屬性 設(shè)備 圖像系統(tǒng)中一般包含 輸入設(shè)備 （掃描儀、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)）、 存儲(chǔ)設(shè)備 （膠片、磁盤(pán)）和 輸出設(shè)備 三大模塊 設(shè)備的輸入輸出特性曲線(xiàn) 光電轉(zhuǎn)換的設(shè)備的輸入輸出特性曲線(xiàn)一般是 非線(xiàn)性 的 表現(xiàn)為冪函數(shù)的形式： y＝ xn ? 輸出＝ (輸入 )γ （按照慣例，“輸入”和“輸出”都縮放到0～ 1之間） 整個(gè)圖像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是一個(gè)冪函數(shù) ?＝ ?1 ?2 … ?n 伽馬 (?)校正 伽馬 (?)校正 再現(xiàn)原始場(chǎng)景 若圖像再現(xiàn)環(huán)境為明亮環(huán)境，則必須使整個(gè)系統(tǒng)的 γ＝ 1 如果為暗淡環(huán)境，則整個(gè)系統(tǒng)的 γ? 如果為黑暗環(huán)境，則使系統(tǒng)的 γ? 伽馬 (?)校正 實(shí)際圖像系統(tǒng)的 ?值并非符合我們要求的 ?值，且是不能隨意改變的 加入一個(gè)中間環(huán)節(jié)來(lái)校正整個(gè)系統(tǒng)的 ?值，即補(bǔ)償系統(tǒng)的非特性曲線(xiàn)，使之接近于應(yīng)用 環(huán)境 所要求的 ?值 伽馬 (?)校正 Photoshop 中提供的 Gamma校正功能 JPEG壓縮編碼 JPEG專(zhuān)家組開(kāi)發(fā)的壓縮算法 采用以離散余弦變換 (Discrete Cosine Transform， DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法 在壓縮比為 25:1的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專(zhuān)家難于找出它們之間的區(qū)別 采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法。 JPEG2022：保證圖像質(zhì)量前提下進(jìn)一步提高壓縮比，小波變換。 JPEG有損壓縮方法 利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無(wú)損壓縮編碼相結(jié)合來(lái)去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。 JPEG壓縮編碼 JPEG壓縮編碼 解壓縮算法框圖 JPEG壓縮編碼 JPEG有損壓縮方法大致分成三個(gè)步驟 DCT把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。 DCT系數(shù)進(jìn)行量化，這個(gè)加權(quán)函數(shù)對(duì)于人的視覺(jué)系統(tǒng)是最佳的。 進(jìn)行編碼。 JPEG壓縮編碼 JPEG壓縮編碼算法的主要計(jì)算步驟如下： 對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量，把整個(gè)分量圖像分成 8 8的圖像塊，并作為兩維離散余弦變換 DCT的輸入。通過(guò) DCT變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。 2. 量化 (quantization) 量化是對(duì)經(jīng)過(guò) FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化。量化的目的是減小非 “ 0”系數(shù)的幅度以及增加 “ 0”值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。 (zigzag scan) 量化后的系數(shù)要重新編排，目的是為了增加連續(xù)的 “ 0”系數(shù)的個(gè)數(shù)，就是 “ 0”的游程長(zhǎng)度，方法是按照 Z字形的式樣編排 JPEG壓縮編碼 4．使用差分脈沖編碼調(diào)制 (differential pulse code modulation， DPCM)對(duì)直流系數(shù) (DC)進(jìn)行編碼 8 * 8圖像塊經(jīng)過(guò) DCT變換之后得到的 DC直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰 8 180。 8圖像塊的 DC系數(shù)值變化不大。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)， JPEG算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼 (DPCM)技術(shù)，對(duì)相鄰圖像塊之間量化 DC系數(shù)的差值 (Delta)進(jìn)行編碼。 5．使用行程長(zhǎng)度編碼 (runlength encoding， RLE)對(duì)交流系數(shù) (AC)進(jìn)行編碼 量化 AC系數(shù)的特點(diǎn)是 1 * 64矢量中包含有許多 “ 0”系數(shù)，并且許多 “ 0”是連續(xù)的，因此使用非常簡(jiǎn)單和直觀的游程長(zhǎng)度編碼 (RLE)對(duì)它們進(jìn)行編碼。 6．熵編碼 (entropy coding) 在 JPEG有損壓縮算法中，使用霍夫曼編碼器來(lái)減少熵 JPEG壓縮編碼 正向離散余弦變換 （ 1）對(duì)每個(gè)單獨(dú)的彩色圖像分量，把整個(gè)分量圖像分成若干個(gè) 8 8的圖像塊，如圖所示，并作為兩維離散余弦變換 DCT的輸入。通過(guò) DCT變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。 JPEG壓縮編碼 （ 2） DCT變換使用下式計(jì)算 C(u)， C(v) = (2)1/2，當(dāng) u, v = 0； C(u)， C(v) = 1，其他。 f(i, j)經(jīng) DCT變換之后， F(0,0)是直流（ DC）系數(shù)，其他為交流（ AC）系數(shù)。 JPEG壓縮編碼 （ 3）在計(jì)算兩維的 DCT變換時(shí)，可使用下面的計(jì)算式把兩維的 DCT變換變成一維的 DCT變換： JPEG壓縮編碼 量化 ：對(duì)經(jīng)過(guò) FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化 目的是減小非“ 0”系數(shù)的幅度以及增加“ 0”值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因 對(duì)于有損壓縮算法， JPEG算法使用如下左圖所示的均勻量化器進(jìn)行量化 量化步距按照系數(shù)所在的位置和每種顏色分量的色調(diào)值來(lái)確定 人眼對(duì)亮度信號(hào)比對(duì)色差信號(hào)更敏感，因此使用了兩種量化表：亮度量化值（如下的左表）和色差量化值（如下的右表） 人眼對(duì)低頻分量的圖像比對(duì)高頻分量的圖像更敏感，左上角的量化步距要比右下角的量化步距小 表中的數(shù)值對(duì) CCIR 601標(biāo)準(zhǔn)電視圖像已經(jīng)是最佳的 可以替換成自己的量化表 JPEG壓縮編碼 Z字形編排 量化后的系數(shù)要重新編排，以增加連續(xù)的“ 0”系數(shù)的個(gè)數(shù)，就是“ 0”的游程長(zhǎng)度 Z字形的編排如下圖所示 把一個(gè) 8 8的矩陣變成一個(gè) 1 64的矢量，頻率較低的系數(shù)在矢量頂部 0 1 5 6 14 15 27 25 2 4 7 13 16 26 29 42 3 8 12 17 25 30 41 43 9 11 18 24 31 40 44 53 10 19 23 32 39 45 52 54 20 22 33 38 46 51 55 60 21 34 37 47 50 56 59 61 35 36 48 49 57 58 62 63 JPEG壓縮編碼 直流系數(shù)的編碼 DC直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn) 系數(shù)的數(shù)值比較大 相鄰 8 8圖像塊的 DC系數(shù)值變化不大 JPEG算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼（ DPCM）技術(shù)對(duì)相鄰圖像塊之間量化 DC系數(shù)的差值（ Delta）進(jìn)行編碼 Delta＝ DC(0,0)kDC(0,0)k1 交流系數(shù)的編碼 AC系數(shù)的特點(diǎn)是 1 64矢量中包含有許多“ 0”系數(shù)，并且許多“ 0”是連續(xù)的 使用非常簡(jiǎn)單和直觀的游程長(zhǎng)度編碼 (RLE)對(duì)它們進(jìn)行編碼 使用 1個(gè)字節(jié)的高 4位來(lái)表示連續(xù)“ 0”的個(gè)數(shù)，而使用它的低 4位來(lái)表示編碼下一個(gè)非“ 0”系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后面的是量化 AC系數(shù)的數(shù)值 JPEG壓縮編碼 熵編碼 對(duì) DPCM編碼后的直流 DC系數(shù)和 RLE編碼后的交流 AC系數(shù)作進(jìn)一步的壓縮 JPEG有損壓縮算法使用霍夫曼編碼器來(lái)減少熵 可以使用很簡(jiǎn)單的查表（ Lookup Table）方法進(jìn)行編碼 壓縮數(shù)據(jù)符號(hào)時(shí)，對(duì)出現(xiàn)頻度比較高的符號(hào)分配比較短的代碼，而對(duì)出現(xiàn)頻度較低的符號(hào)分配比較長(zhǎng)的代碼 可變長(zhǎng)度的霍夫曼碼表可以事先定義好 右表所示是 DC碼表符號(hào)舉例。如果 DC的值 (Value)為 4，符號(hào)SSS用于表達(dá)實(shí)際值所需要的位數(shù)，實(shí)際位數(shù)就等于 3。 JPEG壓縮編碼 組成位數(shù)據(jù)流 JPEG編碼的最后一個(gè)步驟是把各種標(biāo)記代碼和編碼后的圖像數(shù)據(jù)組成一幀一幀的數(shù)據(jù) 便于傳輸、存儲(chǔ)和譯碼器進(jìn)行譯碼 這樣的組織的數(shù)據(jù)通常稱(chēng)為 JPEG位數(shù)據(jù)流（ JPEG bitstream） JPEG壓縮編碼 應(yīng)用 JPEG算法舉例 源圖像樣本 重建圖像樣本 量化表 量化表 JPEG壓縮編碼 規(guī)格化量化系數(shù) 規(guī)格化量化系數(shù) 圖像文件格式 BMP圖像文件格式 位圖文件 (BitmapFile， BMP)格式是 Window