请手动实现给一个RGB图像进行JPEG压缩(手动实现),Python

时间: 2023-11-28 12:50:43 浏览: 44
JPEG压缩是一种有损的压缩方式,它的基本思路是将图像分成若干个8x8的小块,对每个小块进行变换和量化,再进行哈夫曼编码实现压缩。下面是一个简单的手动实现示例: 1.导入相关库 ```python import numpy as np from scipy import fftpack from scipy import ndimage ``` 2.加载并转换图像 ```python # 加载图像 img = ndimage.imread('image.jpg') # 将图像转换为YCbCr格式 img = np.float32(img) / 255.0 img_ycc = np.zeros_like(img) img_ycc[:,:,0] = 0.299*img[:,:,0] + 0.587*img[:,:,1] + 0.114*img[:,:,2] img_ycc[:,:,1] = -0.1687*img[:,:,0] - 0.3313*img[:,:,1] + 0.5*img[:,:,2] img_ycc[:,:,2] = 0.5*img[:,:,0] - 0.4187*img[:,:,1] - 0.0813*img[:,:,2] ``` 3.分割图像并进行离散余弦变换 ```python # 定义8x8小块的数量 h, w, _ = img_ycc.shape bh, bw = h // 8, w // 8 # 生成离散余弦变换矩阵 T = np.zeros((8, 8)) for i in range(8): for j in range(8): if i == 0: T[i][j] = 1 / np.sqrt(8) else: T[i][j] = 0.5 * np.cos((2*j+1)*i*np.pi/16) * np.sqrt(2/8) # 将图像分割成8x8小块并进行离散余弦变换 img_dct = np.zeros_like(img_ycc) for i in range(bh): for j in range(bw): block = img_ycc[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] img_dct[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] = fftpack.dct(fftpack.dct(block.T, norm='ortho').T, norm='ortho') ``` 4.量化 ```python # 定义量化矩阵 Q = np.array([[16, 11, 10, 16, 24, 40, 51, 61], [12, 12, 14, 19, 26, 58, 60, 55], [14, 13, 16, 24, 40, 57, 69, 56], [14, 17, 22, 29, 51, 87, 80, 62], [18, 22, 37, 56, 68, 109, 103, 77], [24, 35, 55, 64, 81, 104, 113, 92], [49, 64, 78, 87, 103, 121, 120, 101], [72, 92, 95, 98, 112, 100, 103, 99]]) # 进行量化 img_quant = np.zeros_like(img_dct) for i in range(bh): for j in range(bw): block = img_dct[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] img_quant[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] = np.round(block / (Q * 10)) ``` 5.反量化和反离散余弦变换 ```python # 反量化 img_dequant = np.zeros_like(img_quant) for i in range(bh): for j in range(bw): block = img_quant[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] img_dequant[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] = block * (Q * 10) # 反离散余弦变换 img_idct = np.zeros_like(img_ycc) for i in range(bh): for j in range(bw): block = img_dequant[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] img_idct[i*8:(i+1)*8, j*8:(j+1)*8, 0] = fftpack.idct(fftpack.idct(block.T, norm='ortho').T, norm='ortho') ``` 6.将图像转换回RGB格式并保存 ```python # 将图像转换为RGB格式 img_rgb = np.zeros_like(img) img_rgb[:,:,0] = img_idct[:,:,0] + 1.402*img_idct[:,:,2] img_rgb[:,:,1] = img_idct[:,:,0] - 0.34414*img_idct[:,:,1] - 0.71414*img_idct[:,:,2] img_rgb[:,:,2] = img_idct[:,:,0] + 1.772*img_idct[:,:,1] # 将像素值限制在0-255之间 img_rgb = np.clip(img_rgb, 0, 1) img_rgb = np.uint8(img_rgb * 255.0) # 保存图像 ndimage.imsave('image_compressed.jpg', img_rgb) ``` 以上就是一个简单的手动实现JPEG压缩的示例,由于在量化过程中我们将浮点数转换为整数,因此压缩后的图像可能出现一些失真。在实际应用中,我们可以使用更加复杂的压缩方法来减少失真并提高压缩效率。

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