【正文】 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 39。 x1=ycbcr2rgb(YCbCr)。imshow(YCbCr)。 a1(:,:,1)=Y。imshow(Cb)。title(39。解壓的 Y分量圖像 39。%壓縮比 %**************************************** figure(3)。cb色度量化 39。)。 subplot(2,3,5)。imshow(B1)。title(39。cr采樣后 DCT39。)。 end end figure(2) subplot(2,3,1)。 Cb_last_Z = Z3(1)。 ACH_Cr = AC_Huffman(Z2(2:end),2)。 %********************************************************* %Huffman編碼 %***************************** %直流分量編碼（ DC_Huffman) DCH_Y = DC_Huffman(Z1(1),Y_last_Z,1)。 Cb((1+8*i):(8*(i+1)), (1+8*j):(8*(j+1)))=S6。 S5=idct2(C5)。%色度量化 %亮度量化的逆變換 C4=round(B1.*LQT)。 A3 = dct2(S3)。%分割成 8*8處理 S2 = Cr((1+8*i):(8*(i+1)), (1+8*j):(8*(j+1)))。39。 Cb_last_Z = 0。 Cb = a1(:,:,3)。 %****************************************** %****************************************** %彩色圖像分塊采樣 D = double(x)。 99 99 99 99 99 99 99 99。 %色度量化表 CQT=[17 18 24 47 99 99 99 99。 18 22 37 56 68 109 103 77。) %*************************************** %亮度量化表 LQT=[16 11 10 16 24 40 51 61。 c=cat(3,Y,U,V)。 B=x(:,:,3)。ntsc彩色空間 39。)。)。)。通過(guò)學(xué)習(xí)和交流，看到了 別人的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足，以后要進(jìn)一步完善自己，總的說(shuō)來(lái)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)鍛煉了自己查閱資料、閱讀和使用軟件的能力，對(duì)各種軟件的應(yīng)用和操作能力，以及編程能力。同時(shí)對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)也有了更深刻、更系統(tǒng)的了解。 DCT 是正交變換，它可以將 8*8 圖像的空間表達(dá)式轉(zhuǎn)換為頻率域，只需要用少量的數(shù)據(jù)點(diǎn)表示圖像； DCT 產(chǎn)生的系數(shù)很容易被量化，因此能獲得好的塊壓縮； DCT 算法的性能很好，它有快速算法，因此它在軟件中容易實(shí)現(xiàn)；而且 DCT 算法是對(duì)稱(chēng)的，所以利用逆 DCT 算法可以 用來(lái)解壓縮圖像。通過(guò)本次仿真，我們可以發(fā)現(xiàn) JPEG 壓縮編碼在對(duì)靜態(tài) 圖像處理中的表現(xiàn)非常優(yōu)秀，這也正是 JPEG 之所以具有強(qiáng)大生命力的原因所在。end c=p。 while(p0) if(ht(p).lch==c)cd(start)=39。cd=blanks(260)。 (0， 16) 。假設(shè)有一組矢量(64 個(gè)的后 63 個(gè)，已按 z 字形掃描得到 ) 是 57， 45， 0， 0， 0， 0， 23， 0， 30，16， 0， 0， 1， 0， 0， 0， 0 ， 0 ， 0 ， 0，??， 0 經(jīng)過(guò) RLC 壓縮后就是 (0， 57) 。另一個(gè)重要原因是所有的圖片的點(diǎn)與點(diǎn)之間會(huì)有一個(gè)色彩過(guò)渡的過(guò)程。 量化過(guò)程是控制 JPEG 壓縮比的關(guān)鍵。另外需要注意的是，通過(guò)解碼變換之后得到的 RGB 的值有可能超過(guò) 255 或者小于 0；如果小于 0，就截?cái)酁?0，如果大于 255，就截取為 255。 轉(zhuǎn)秩就是對(duì) 64 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排列 ，例如，對(duì)于矩陣 M 而言，將其第一行第二列的數(shù)據(jù) M（ 1,2）跟其第一列第二行的數(shù)據(jù) M（ 2,1）進(jìn)行互換， 如下表所示 ： 左邊為未轉(zhuǎn)秩的數(shù)據(jù)順序，右邊為轉(zhuǎn)秩之后的數(shù)據(jù)順序。 iDCT 變換的對(duì)象是 8 8 的數(shù)據(jù)單元，既輸入數(shù)據(jù)共 64 個(gè)，按行輸入，每 8個(gè)數(shù)據(jù)為一行。 DCT 變換，將原始圖像變換到頻域，而 DCT 逆變換，就是要將數(shù)據(jù)從頻域變 換回時(shí)域。 反 Zigzag 掃描 DCT 逆變換 在譯碼得到了 8*8 的系數(shù)矩陣之后，我們需要進(jìn)行反量化工作。例如，（ 2,3）就代表了當(dāng)前 AC 系數(shù)之前有 2 個(gè) 0，下一個(gè)需要讀取的二進(jìn)制數(shù)據(jù)是 3位。例如， A=2，就代表 B 采 用 2 位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。其中的 A 代表了 B的二 進(jìn)制編碼位數(shù)， B則利用 VLI 進(jìn)行編碼。 （ b）從第二個(gè)編碼開(kāi)始，如果它和它前面編碼具有相同的位數(shù)，則當(dāng)前編碼是它前面的編碼加 1；如果它的編碼位數(shù)比它前面的編碼位數(shù)大，則當(dāng)前編碼時(shí)它前面的編碼加 1之后再在后面添加若干個(gè) 0，直到滿(mǎn)足編碼位數(shù)的長(zhǎng)度為止。即，第 2 個(gè)字節(jié) 00表示沒(méi)有位數(shù)為 1 的編碼；第 3 個(gè)和第 4 個(gè)字節(jié)的 02 表示位數(shù)為 2 和位數(shù)為 3的編碼各有兩個(gè)；第 5個(gè)字節(jié)的 00 表示沒(méi)有位數(shù)為 5的編碼。 在標(biāo)記碼 DHT 之后，包含了一個(gè)或者多個(gè) Huffman 表（通常是 4個(gè)表）。例如，圖像的寬度、高度、量化表、 Huffman 表、水平 /垂直采樣因子等。 JPEG壓縮要求 1 達(dá)到或接近當(dāng)前壓縮比與圖像保真度的技術(shù)水平，與原始圖像相比，人的視覺(jué)難以區(qū)分 2 能適用于任何種類(lèi)的連續(xù)色調(diào)的圖像，且長(zhǎng)寬比都不受限制，同時(shí)也不受限于景物內(nèi)容、圖像復(fù)雜度。 3 編碼長(zhǎng)度不統(tǒng)一，硬件實(shí)現(xiàn)有難度。 5）記錄下概率為 1 處到當(dāng)前信號(hào)源符號(hào)之間的 0， l序列，從而得到每個(gè)符號(hào)的編碼。 霍夫曼編碼 Huffman 編碼過(guò)程的幾個(gè)步驟： l）將信號(hào)源的符號(hào)按照出現(xiàn)概率遞減的順序排列。 將直流元素轉(zhuǎn)換成與上一個(gè)之差之后，接下來(lái)將 DCT塊重新排序成 Zig－ Zag序列，再后， JPEG 用一個(gè)熵編碼機(jī)制送出元素，輸出帶有建立在其中的 RLE，它是編碼機(jī)制的主要部分，基本上，熵編碼輸出包括三個(gè)單詞的序列，不斷重復(fù)直到塊結(jié)束，三個(gè)單詞如下： —— DCT 輸出矩陣中，當(dāng)前元素之前的 連續(xù) 0 的個(gè)數(shù) —— 后面跟著的幅度值所用的位數(shù) —— DCT 系數(shù)的幅度 行程長(zhǎng)度和位計(jì)數(shù)這兩個(gè)值的組合，形成了輸出的代碼。 AC 編碼的原理和方法跟 DC 相似，所不同的是 AC 編碼中多了一項(xiàng) RLE 壓縮編碼，前面說(shuō)到經(jīng)過(guò)量化取整以后，有許多 AC 值為 0，并經(jīng)過(guò) “Z” 字形排序，把原可能多的 0 串行在一起。 DC 編碼＝哈夫曼識(shí)別碼（或稱(chēng)標(biāo)志碼）＋ DC 差值二進(jìn)制代碼 表 3 35 給出了 Y、 Cb Cr 矩陣的 DC 差值 霍夫曼 編碼表。 表 33DCT 系數(shù)值 這樣數(shù)列里的相鄰點(diǎn)在圖片上也是相鄰的了 。 但事實(shí)上人眼對(duì)高頻 信號(hào)的敏感度 遠(yuǎn)沒(méi)有低頻 信號(hào)那么 敏感 。 下圖給出 JPEG 的亮度量化表和色度量化表， 該量化 表 是從廣泛的實(shí)驗(yàn)中得出的。當(dāng)頻率系數(shù)經(jīng)過(guò)量化之后，將頻率系數(shù)由浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎麛?shù)，這才便于執(zhí)行最后的編碼。對(duì)每個(gè) 8 8的數(shù)據(jù)塊 DU 進(jìn)行 DCT 后，得到的 64 個(gè)系數(shù)代表了該圖像塊的頻率成分，其中低頻分量集中在左上角，高頻分量分布在右下角。則進(jìn)行變換之前，將圖像 A剪切。 MATLAB 圖像處理上具箱中提供的二維 DCT 變換及 DCT 反變換函數(shù)如下。最后將操作完成后所有的塊拼接起來(lái)構(gòu)成一幅單一的圖像。圖像經(jīng) DCT 變換以后， DCT 系數(shù)之間的相關(guān)性就會(huì)變小。 正向離散余弦變換計(jì)算公式： 反向離散余弦變換計(jì)算公式： DCT 編碼屬于正交變換編碼方式，用于去除圖像數(shù)據(jù)的空間冗余。 圖 22 矩陣分塊圖 1 2 5 6 3 4 7 8 ?? Y 矩陣 Cb Cr 1 2 3 ?? 8 16 M 8 M/2 8 M/2 8 M/2 8 M/2 離散余弦變換（ DCT） DCT（ Discrete Cosine Transform，離散余弦變換），是碼率壓縮中常用的一種變換編碼方法。當(dāng)然， JPEG 格式里面也允許將每個(gè)點(diǎn)的 U,V 值都記錄下來(lái)；由于后面的 DCT 變換是是對(duì) 8x8 的子塊進(jìn)行處理的，因此，在進(jìn)行 DCT 變換之前必須把源圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊。因此，我們可以認(rèn)為 Y 分量要比 Cb,Cr 分量重要的多。雖然 JPEG 可以壓縮通常的紅 綠藍(lán)分量，但在 YCbCr 空間的壓縮效果會(huì)更好。 YUV 色彩空間： YUV 色彩空間和 YCrCb 類(lèi)似，其計(jì)算方法如下： Y = *R + *G + *B。 YCrCb 顏色空間中， Y 代表亮度，Cr,Cb則代表色度和飽和度 (也有人將 Cb,Cr兩者統(tǒng)稱(chēng)為色度 )，三者通常以 Y,U,V來(lái)表示，即用 U 代表 Cb，用 V代表 Cr。 YIQ 這幾個(gè)分量都是利用如下變換從一副 RGB 分量中得到的： Y=++ I= Q=+ （式 21） 根 據(jù) 以 上 可 以 得 到 rgb2ntsc 可 執(zhí) 行 這 樣 的 變 換yiq_image=rgb2ntsc(rgb_image) 同上理： IPT 函數(shù) ntsc2rgb 用于實(shí)現(xiàn) ntsc 轉(zhuǎn)換為 RGB： rgb_image=ntsc2rgb(yiq_image) YCbCr 彩色空間： YCbCr1Cb 是藍(lán)色分量和一個(gè)彩色空間廣泛用于數(shù)字電視。 輸入圖像色彩轉(zhuǎn)換 圖像分塊 Dct 量化 dc系數(shù) ac系數(shù) 塊間DPCM Z字型掃描 Huffman編 碼 Huffman編 碼 DC 哈夫曼表 壓縮數(shù)據(jù) AC 哈夫曼表 解 碼 碼 表 反量化 量化表 IDCT 恢復(fù)的圖像數(shù)據(jù) 量化表 NTSC 色彩空間： NTSC 彩色制式在美國(guó)用于電視系統(tǒng)。 分形壓縮 （ en:Fractal pression）。這種方法可以與 抖動(dòng)(en:dithering)一起使用以模糊顏色邊界。如醫(yī)療圖像或者用于存檔的掃描圖像等這些有價(jià)值的內(nèi)容的壓縮也盡量選擇 無(wú)損壓縮 方法。在遙感技術(shù)中，各種航天探測(cè)器采用壓縮編碼技術(shù)，將獲取的巨大信息送回地面。圖像數(shù)據(jù)的冗余主要表現(xiàn)為：圖像中相鄰 像素 間的相關(guān)性引起的空間冗余；圖像序列中不同幀之間存在相關(guān)性引起的時(shí)間冗余；不同彩色平面或頻譜帶的相關(guān)性引起的頻譜冗余。 圖像壓縮原理 圖像壓縮技術(shù)簡(jiǎn)介 圖像壓縮 是 減少表示數(shù)字圖像時(shí)需要的數(shù)據(jù)量 圖像數(shù)據(jù)的壓縮基于兩點(diǎn)：（ 1） 圖 像信息存在著很大的冗余度，數(shù)據(jù)之間存在著相關(guān)性，如相鄰像素之間色彩的相關(guān)性等。 關(guān)鍵詞 ： JPEG， DCT， MATLAB，圖像壓縮 Abstract Digital images that make highquality image signal can be transmitted, and to facilitate image retrieval, analysis, processing and storage. But the digital images that require large amounts of data, the data must be pressed. Therefore, image pression coding technology research is particularly meaningful, and because the image pression technology and transmission technol