【正文】 伽馬 (?)校正 Photoshop 中提供的 Gamma校正功能 JPEG壓縮編碼 JPEG專家組開發(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，非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別 采用以預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法。 JPEG有損壓縮方法 利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結(jié)合來去掉視角的冗余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。 DCT系數(shù)進(jìn)行量化，這個(gè)加權(quán)函數(shù)對(duì)于人的視覺系統(tǒng)是最佳的。 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。 2. 量化 (quantization) 量化是對(duì)經(jīng)過 FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。 8圖像塊的 DC系數(shù)值變化不大。 5．使用行程長度編碼 (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，因此使用非常簡單和直觀的游程長度編碼 (RLE)對(duì)它們進(jìn)行編碼。通過 DCT變換，把能量集中在少數(shù)幾個(gè)系數(shù)上。 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)。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 使用非常簡單和直觀的游程長度編碼 (RLE)對(duì)它們進(jìn)行編碼 使用 1個(gè)字節(jié)的高 4位來表示連續(xù)“ 0”的個(gè)數(shù)，而使用它的低 4位來表示編碼下一個(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減少熵 可以使用很簡單的查表（ 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)分配比較長的代碼 可變長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。 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 Windows采用的圖像文件存儲(chǔ)格式，在 Windows環(huán)境下運(yùn)行的所有圖像處理軟件都支持這種格式， BMP位圖文件默認(rèn)的文件擴(kuò)展名是 bmp BMP文件大體上分為四個(gè)部分 位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER 位圖信息頭 BITMAPINFOHEADER 調(diào)色板 Palette 實(shí)際的位圖數(shù)據(jù) ImageData BMP圖像文件格式 文件頭 typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { WORD bfType。 /* 說明 文件的大小 ，用字節(jié)為單位 */ WORD bfReserved1。 /* 保留，設(shè)置為 0 */ DWORD bfOffBits。 BMP圖像文件格式 信息頭 typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { DWORD biSize。 /* 以像素為單位說明圖像的寬度 */ LONG biHeight。 /* 說明 位面數(shù) ，必須為 1 */ WORD biBitCount。 /* 說明圖像是否 壓縮 及 壓縮類型 */ DWORD biSizeImage。 /* 說明 水平分辨率 ，像素 /米 */ LONG biYPelsPerMeter。 /* 說明圖像實(shí)際用到的 顏色數(shù) ，如果為 0 則顏色數(shù)為 2的 biBitCount次方 */ DWORD biClrImportant。 */ } BITMAPINFOHEADER。數(shù)組中每個(gè) 元素的類型 是一個(gè) RGBQUAD結(jié)構(gòu) 。 /*指定 藍(lán)色分量 */ BYTE rgbGreen。 /*指定紅色分量 */ BYTE rgbReserved。 BMP圖像文件格式 位圖數(shù)據(jù) 緊跟在彩色表之后的是圖像數(shù)據(jù)字節(jié)陣列。 掃描行是 由底向上存儲(chǔ) 的，這就是說，陣列中的 第一個(gè)字節(jié) 表示位圖 左下角 的像素，而 最后一個(gè)字節(jié) 表示位圖 右上角 的像素。 GIF圖像文件以塊 (block)為單位存儲(chǔ)信息。數(shù)據(jù)流中的所有控制信息塊和數(shù)據(jù)塊都必須在文件頭 (Header)和文件結(jié)束塊(Trailer)之間。 GIF文件允許設(shè)置背景的透明屬性。 GIF文件支持圖像數(shù)據(jù)的交叉存儲(chǔ)方式，這樣一個(gè)大的圖像可以逐步顯示，讓用戶首先看到圖像概貌，然后逐步清晰。 GIF文件格式的特點(diǎn)： JPEG圖像文件格式 JPEG標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)沒有對(duì) JPEG文件格式作出明確的定義，現(xiàn)在被廣泛采用的是 1992年 9月由 CCube Micr