【正文】 (a) 壓縮前的圖像 (b) 壓縮后的圖像 基于DCT變換矩陣算法的離散余弦變換圖像壓縮。(5) 函數(shù)名：uicontrol調(diào)用格式：uicontrol(parent)，其功能是生成用戶界面控制圖形對(duì)象。系統(tǒng)的各種處理功能的實(shí)現(xiàn)基本上是四個(gè)過(guò)程：其一是打開(kāi)原始圖像，其二是接收用戶輸入的參數(shù)，其三是把接收的參數(shù)帶入后臺(tái)進(jìn)行處理，第四是將圖像處理后的結(jié)果顯示到界面上。同一個(gè)M文件中又包含若干個(gè)M函數(shù)，界面中的每一個(gè)控件及菜單項(xiàng)對(duì)應(yīng)的程序都有放在相應(yīng)的M函數(shù)內(nèi)?？紤]到用戶是初學(xué)者而且可能是非專業(yè)計(jì)算機(jī)人員，所以晃面的設(shè)計(jì)與使用十分方便，大多數(shù)功能均采用菜單按鈕，用戶只需要利用鼠標(biāo)或鍵盤就能方便地操作它。這種實(shí)現(xiàn)方法比調(diào)用函數(shù)dct2要快很多。(3)簡(jiǎn)化公式 在二維離散余弦變換中，通常數(shù)字圖像用像素方陣表示，在這種情況下，二維離散余弦的正反變換可簡(jiǎn)化為： （） （）其中在MATLAB的仿真實(shí)現(xiàn)中，主要是采用二維OCT變換的矩陣式定義來(lái)實(shí)現(xiàn)的，矩陣義可以表示為： （）其中[f（x，y）]是空間數(shù)據(jù)陣列，[f（x，y）]是變換系數(shù)陣列，[A]是變換矩陣，[A]是[A]的轉(zhuǎn)置。JPEG算法被確定為JPEG國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它是國(guó)際上彩色、灰度、靜止圖像的第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 0≤p≤M1，0≤q≤N1其中如RGB圖像則需要一個(gè)三維數(shù)組，3個(gè)數(shù)據(jù)維分別對(duì)應(yīng)于某像素點(diǎn)的紅色、綠色和藍(lán)色強(qiáng)度值。生成的一維字符矩陣即為實(shí)際中要傳輸?shù)男蛄?，壓縮后的圖像數(shù)據(jù)在信道中進(jìn)行傳輸?！　?。大類，前者在解碼時(shí)可以精確地恢復(fù)原圖像，沒(méi)有任何損失；后者在解碼時(shí)只能近似原圖像壓縮是通過(guò)刪除圖像數(shù)據(jù)中冗余的或者不必要的部分來(lái)減小圖像數(shù)據(jù)量的技術(shù)，壓縮過(guò)程就是編碼過(guò)程，解壓縮過(guò)程就是解碼過(guò)程。統(tǒng)計(jì)編碼消除的是信息熵冗余。對(duì)預(yù)測(cè)的要求是必須較為準(zhǔn)確。ⅲ.自然的與合成的圖像編碼及其混合編碼。MPEG2從技術(shù)上促進(jìn)了計(jì)算機(jī)、廣播電視、數(shù)字通信三大領(lǐng)域的交匯融合，并發(fā)揮出了巨大的作用。它是MPEG專家組的第一階段成果，1993年正式通過(guò)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。ⅳ.感興趣區(qū)域壓縮：可以指定圖片上感興趣的區(qū)域（Region of Interest），然后在壓縮時(shí)對(duì)這些區(qū)域指定壓縮質(zhì)量，或在恢復(fù)時(shí)指定某些區(qū)域的解壓縮要求。1992年作為靜止圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正式推出。統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是不同國(guó)家地區(qū)和廠商的產(chǎn)品能夠相互兼容和協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。假設(shè)原始圖像表示A=f(i,j)，其中i=l,2,…M；j=1,2,…N，經(jīng)壓縮解壓后的圖像為A’=f’(i,j)，i=1,2,…M；j=1,2,…N，可以用下列指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)：(1)均方誤差MSN （）(2)規(guī)范化均方誤差NMSN （）其中 (3)對(duì)數(shù)信噪比SNR （） (4)峰值信噪比PSNR （）評(píng)價(jià)圖像壓縮效果的另外一個(gè)重要指標(biāo)是壓縮比C，它指的是表示原始圖像每象素的比特?cái)?shù)同壓縮后平均每象素的比特?cái)?shù)的比值，也常用每象素比特值(bpp)來(lái)表示壓縮效果。第2章 圖像壓縮的基本原理數(shù)字圖像從表面上看可以表達(dá)豐富多彩的內(nèi)容，但實(shí)質(zhì)上可以看作在視覺(jué)空間靈敏度范圍內(nèi)對(duì)圖像進(jìn)行空間采樣的一個(gè)個(gè)像素組成，每個(gè)象素點(diǎn)都可以用一組一維或多維的數(shù)字來(lái)表示，如nbit的灰度圖像的每個(gè)象素由0~2n~l之間的某個(gè)數(shù)值來(lái)表示，而真彩色圖像的象素值則由紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三種顏色的值來(lái)聯(lián)合表示。這是由于離散余弦變換具有很強(qiáng)的“能量集中”特性：大多數(shù)的自然信號(hào)(包括聲音和圖像)的能量都集中在離散余弦變換后的低頻部分，而且當(dāng)信號(hào)具有接近馬爾科夫過(guò)程(Markov processes)的統(tǒng)計(jì)特性時(shí)，離散余弦變換的去相關(guān)性接近于KL變換(KarhunenLo232。80年代中后期，人們結(jié)合模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析和分形幾何等理論，開(kāi)始探索圖像信號(hào)壓縮編碼的新途徑。圖像信息的數(shù)據(jù)量非常的大，隨著各種成像設(shè)備的分辨率的不斷提高，單幅圖像所包含的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越大，大數(shù)據(jù)量的圖像信息會(huì)給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量、通信信道的帶寬以及計(jì)算機(jī)的處理速度增加極大的壓力。圖像壓縮編碼技術(shù)始于二十世紀(jì)四十年代末的電視信號(hào)數(shù)字化，至今己有將近六十年的歷史。如離散余弦變換技術(shù)己經(jīng)作為聯(lián)合圖像專家組新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的核心技術(shù)[1]。在這些標(biāo)準(zhǔn)制中都使用了二維的第二種類型離散余弦變換，并將結(jié)果進(jìn)行量化之后進(jìn)行熵編碼。對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，不可避免的要引入失真。各種圖像編碼的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上都是博采各種方法之所長(zhǎng)的優(yōu)化組合的混合編碼系統(tǒng)。(3) JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000是21世紀(jì)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，它把JPEG的四種模式（順序模式、漸進(jìn)模式、無(wú)損模式和分層模式）集成在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，在編碼端以最大的壓縮質(zhì)量和最大的圖像分辨率壓縮圖像，在解碼端可以從碼流中以任意的圖像質(zhì)量和分辨率解壓圖像。ⅶ.開(kāi)放的框架結(jié)構(gòu)。(5) MPEG2標(biāo)準(zhǔn)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)的全稱是ISO/IEC DIS13818，Generie Coding of Moving Pictures and Assoeiated Audio Information，中文名為“活動(dòng)圖像及其伴音信息的通用編碼（標(biāo)準(zhǔn)）”，1993年11月正式推出。其面向低碼率多媒體通信，原來(lái)的目標(biāo)為在PSTN上運(yùn)行低于64Kbit/s以下碼率的新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)量的壓縮按照應(yīng)用不同可分為兩大類：無(wú)損壓縮和有損壓縮。(2) 變換編碼：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行某種函數(shù)變換，從一種信號(hào)（空間）變換到另一種信號(hào)（空間），然后再對(duì)變換后的信號(hào)進(jìn)行采樣編碼。它消除的是結(jié)構(gòu)冗余和知識(shí)冗余。則其信息量定義為： () 由此可見(jiàn)一個(gè)消息出現(xiàn)的可能性越小，其信息量就越多，其出現(xiàn)對(duì)信息的貢獻(xiàn)量越大，反之亦然[7]。將高頻分量去掉就要用到量化，這是產(chǎn)生信息損失的根源。最后通過(guò)DCT反變換得到重建圖像[8]。圖像處理工具箱支持四種圖像類型，分別為真彩色圖像、索引色圖像、灰度圖像、二值圖像，由于有的函數(shù)對(duì)圖像類型有限制，這四種類型可以用工具箱的類型轉(zhuǎn)換函數(shù)相互轉(zhuǎn)換。在MATLAB中，矩陣的下標(biāo)從1開(kāi)始而不是從0開(kāi)始的，所以MATLAB中的矩陣元素A(1，1)和B(1，1)分別對(duì)應(yīng)于上面定義中的值A(chǔ)00和B00，依此類推。這樣就完成了圖像的壓縮和解壓過(guò)程。設(shè)A是一個(gè)MN大小的矩陣，則D*A表示A的列向量的一維離散余弦變換，而D’*A(D’表示D的轉(zhuǎn)置)表示A的列向量的一維逆離散余弦變換。最后在對(duì)圖像進(jìn)行逆離散余弦變換，顯示圖像重構(gòu)的結(jié)果。另外，MATLAB具有高度的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力與各種領(lǐng)域的工具箱，若能結(jié)合GUI相信所完成的程序會(huì)非常實(shí)用[14]。對(duì)菜單的編程主要是調(diào)用系統(tǒng)中的其它M函數(shù)文件。(3) 函數(shù)名：dctmtx調(diào)用格式：dctmtx(N)，其功能是計(jì)算離散余弦變換矩陣，返回一個(gè)N*N的DCT變換矩陣。本設(shè)計(jì)中主要使用Push buttons，其在點(diǎn)擊是產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作，為了激活一個(gè)Push button，可以再Push button上面點(diǎn)擊鼠標(biāo)。用戶首先調(diào)用原始圖像，顯示在界面的中間，點(diǎn)擊圖像壓縮按鈕，原始圖像轉(zhuǎn)換成壓縮后的圖像顯示在界面中間，同時(shí)，還添加了線條解析按鈕，點(diǎn)擊該按鈕，界面中間顯示該圖像的線條解析圖，最后，點(diǎn)擊退出按鈕，就退出該界面。但是由于對(duì)圖形用戶界面（GUI）理解不透徹，設(shè)計(jì)起來(lái)困難重重，最后沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上對(duì)基于離散余弦變換的圖像壓縮算法進(jìn)行了研究和分析，在理論和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)算法的不足，采用了相應(yīng)的改進(jìn)算法。39。mask=[1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0]。imshow(I),figure,imshow(I2)。name39。,[ ],... 39。imshow(I)b1=uicontrol(39。,39。,... 39。,[... 39。,39。parent39。b239。string39。cla,39。,... 39。39。mask=[1 1 1 1 0 0 0 0。,... 39。,39。B2=blkproc(B,[8 8],39。39。imshow(I2)39。,... 39。,39。,[170 100 50 20],... 39。39。])。tag39。pushbutton39。position39。)