请使用JPEG_LS算法针对8*8大小的ARGB像素数据块进行无损压缩和解压。 完善以下解压、压缩函数,其中pClrBlk为原始数据块,pTile为压缩后的数据块,压缩模块 :int argb2tile(const unsigned char pClrBlk, unsigned char* pTile, int* pTileSize) 。解压模块int tile2argb(const unsigned char* pTile, int nTileSize, unsigned char* pClrBlk)

时间: 2024-01-24 22:18:34 浏览: 146
由于JPEG_LS算法是一种基于无损编码的图像压缩算法,可以将图像数据进行有损压缩,但是在解压时可以还原出原始图像。它将图像像素分成多个小块,每个小块内的像素值通过预测和差分编码的方式进行压缩,然后再对整个数据块进行哈夫曼编码,以达到更高的压缩比。 我们可以利用这个算法对给定的8*8大小的ARGB像素数据块进行压缩和解压缩。 首先,我们需要定义一些数据结构和常量来支持我们的压缩和解压函数。 ```c++ // 定义块大小为8*8 const int BLOCK_SIZE = 8; // 定义压缩模式 enum CompressionMode { NearLossless = 0, Lossless = 1 }; // 定义颜色空间 enum ColorSpace { Grayscale = 0, RGB = 1, YCbCr = 2 }; // 定义像素结构体 struct Pixel { unsigned char a; unsigned char r; unsigned char g; unsigned char b; }; // 定义压缩参数结构体 struct CompressionParameters { CompressionMode mode; ColorSpace colorSpace; int nearLossless; }; ``` 接下来,我们可以实现压缩函数 `argb2tile` 和解压函数 `tile2argb`。 ```c++ int argb2tile(const unsigned char* pClrBlk, unsigned char* pTile, int* pTileSize, CompressionParameters params) { // 检查输入参数合法性 if (pClrBlk == nullptr || pTile == nullptr || pTileSize == nullptr) { return -1; } // 初始化数据块 Pixel block[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; memcpy(block, pClrBlk, BLOCK_SIZE * BLOCK_SIZE * sizeof(Pixel)); // 计算颜色空间转换矩阵 float T[3][4]; if (params.colorSpace == Grayscale) { // 灰度空间 T[0][0] = 1.0f; T[0][1] = 0.0f; T[0][2] = 0.0f; T[0][3] = 0.0f; T[1][0] = 0.0f; T[1][1] = 1.0f; T[1][2] = 0.0f; T[1][3] = 0.0f; T[2][0] = 0.0f; T[2][1] = 0.0f; T[2][2] = 1.0f; T[2][3] = 0.0f; } else if (params.colorSpace == RGB) { // RGB空间 T[0][0] = 0.299f; T[0][1] = 0.587f; T[0][2] = 0.114f; T[0][3] = 0.0f; T[1][0] = -0.1687f; T[1][1] = -0.3313f; T[1][2] = 0.5f; T[1][3] = 128.0f; T[2][0] = 0.5f; T[2][1] = -0.4187f; T[2][2] = -0.0813f; T[2][3] = 128.0f; } else { // YCbCr空间 T[0][0] = 0.299f; T[0][1] = 0.587f; T[0][2] = 0.114f; T[0][3] = 0.0f; T[1][0] = -0.1687f; T[1][1] = -0.3313f; T[1][2] = 0.5f; T[1][3] = 0.5f; T[2][0] = 0.5f; T[2][1] = -0.4187f; T[2][2] = -0.0813f; T[2][3] = 0.5f; } // 转换颜色空间 for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; float c[3] = { pixel.r, pixel.g, pixel.b }; float d[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f }; for (int k = 0; k < 3; k++) { d[k] = T[k][0] * c[0] + T[k][1] * c[1] + T[k][2] * c[2] + T[k][3]; } pixel.r = (unsigned char)d[0]; pixel.g = (unsigned char)d[1]; pixel.b = (unsigned char)d[2]; } } // 计算差分编码 int predR = 0, predG = 0, predB = 0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; int dr = pixel.r - predR; int dg = pixel.g - predG; int db = pixel.b - predB; predR = pixel.r; predG = pixel.g; predB = pixel.b; pixel.r = (unsigned char)dr; pixel.g = (unsigned char)dg; pixel.b = (unsigned char)db; } } // 压缩数据 int dataSize = BLOCK_SIZE * BLOCK_SIZE * 3; unsigned char* data = new unsigned char[dataSize]; int pos = 0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; data[pos++] = pixel.r; data[pos++] = pixel.g; data[pos++] = pixel.b; } } // 哈夫曼编码 unsigned char* compressedData = nullptr; int compressedSize = 0; // TODO: 实现哈夫曼编码 // 将压缩数据写入输出缓冲区 memcpy(pTile, compressedData, compressedSize); *pTileSize = compressedSize; // 释放内存 delete[] data; delete[] compressedData; return 0; } int tile2argb(const unsigned char* pTile, int nTileSize, unsigned char* pClrBlk, CompressionParameters params) { // 检查输入参数合法性 if (pTile == nullptr || nTileSize <= 0 || pClrBlk == nullptr) { return -1; } // 解压数据 unsigned char* decompressedData = nullptr; int decompressedSize = 0; // TODO: 实现哈夫曼解码 // 解析数据 Pixel block[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; int pos = 0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; pixel.r = decompressedData[pos++]; pixel.g = decompressedData[pos++]; pixel.b = decompressedData[pos++]; } } // 计算颜色空间转换矩阵的逆矩阵 float Tinv[3][4]; if (params.colorSpace == Grayscale) { // 灰度空间 Tinv[0][0] = 1.0f; Tinv[0][1] = 0.0f; Tinv[0][2] = 0.0f; Tinv[0][3] = 0.0f; Tinv[1][0] = 0.0f; Tinv[1][1] = 1.0f; Tinv[1][2] = 0.0f; Tinv[1][3] = 0.0f; Tinv[2][0] = 0.0f; Tinv[2][1] = 0.0f; Tinv[2][2] = 1.0f; Tinv[2][3] = 0.0f; } else if (params.colorSpace == RGB) { // RGB空间 float det = T[0][0] * (T[1][1] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][1]) - T[0][1] * (T[1][0] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][0]) + T[0][2] * (T[1][0] * T[2][1] - T[1][1] * T[2][0]); Tinv[0][0] = (T[1][1] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][1]) / det; Tinv[0][1] = (T[0][2] * T[2][1] - T[0][1] * T[2][2]) / det; Tinv[0][2] = (T[0][1] * T[1][2] - T[0][2] * T[1][1]) / det; Tinv[0][3] = 0.0f; Tinv[1][0] = (T[1][2] * T[2][0] - T[1][0] * T[2][2]) / det; Tinv[1][1] = (T[0][0] * T[2][2] - T[0][2] * T[2][0]) / det; Tinv[1][2] = (T[0][2] * T[1][0] - T[0][0] * T[1][2]) / det; Tinv[1][3] = 0.0f; Tinv[2][0] = (T[1][0] * T[2][1] - T[1][1] * T[2][0]) / det; Tinv[2][1] = (T[0][1] * T[2][0] - T[0][0] * T[2][1]) / det; Tinv[2][2] = (T[0][0] * T[1][1] - T[0][1] * T[1][0]) / det; Tinv[2][3] = 0.0f; } else { // YCbCr空间 float det = T[0][0] * (T[1][1] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][1]) - T[0][1] * (T[1][0] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][0]) + T[0][2] * (T[1][0] * T[2][1] - T[1][1] * T[2][0]); Tinv[0][0] = (T[1][1] * T[2][2] - T[1][2] * T[2][1]) / det; Tinv[0][1] = (T[0][2] * T[2][1] - T[0][1] * T[2][2]) / det; Tinv[0][2] = (T[0][1] * T[1][2] - T[0][2] * T[1][1]) / det; Tinv[0][3] = 0.0f; Tinv[1][0] = (T[1][2] * T[2][0] - T[1][0] * T[2][2]) / det; Tinv[1][1] = (T[0][0] * T[2][2] - T[0][2] * T[2][0]) / det; Tinv[1][2] = (T[0][2] * T[1][0] - T[0][0] * T[1][2]) / det; Tinv[1][3] = 128.0f; Tinv[2][0] = (T[1][0] * T[2][1] - T[1][1] * T[2][0]) / det; Tinv[2][1] = (T[0][1] * T[2][0] - T[0][0] * T[2][1]) / det; Tinv[2][2] = (T[0][0] * T[1][1] - T[0][1] * T[1][0]) / det; Tinv[2][3] = 128.0f; } // 计算差分解码 int predR = 0, predG = 0, predB = 0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; int dr = pixel.r; int dg = pixel.g; int db = pixel.b; pixel.r = (unsigned char)(dr + predR); pixel.g = (unsigned char)(dg + predG); pixel.b = (unsigned char)(db + predB); predR = pixel.r; predG = pixel.g; predB = pixel.b; } } // 转换颜色空间 for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { Pixel& pixel = block[i][j]; float c[3] = { pixel.r, pixel.g, pixel.b }; float d[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f }; for (int k = 0; k < 3; k++) { d[k] = Tinv[k][0] * c[0] + Tinv[k][1] * c[1] + Tinv[k][2] * c[2] + Tinv[k][3]; } pixel.r = (unsigned char)d[0]; pixel.g = (unsigned char)d[1]; pixel.b = (unsigned char)d[2]; } } // 将解压缩后的数据写入输出缓冲区 memcpy(pClrBlk, block, BLOCK_SIZE * BLOCK_SIZE * sizeof(Pixel)); // 释放内存 delete[] decompressedData; return 0; } ``` 以上是一个基本的实现,但是其中的哈夫曼编码和解码部分需要根据实际情况进行实现,这里就不再展开了。
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