请手动实现给一个RGB图像进行JPEG压缩(手动实现),Python,其中编码和解码可以用库函数
时间: 2023-11-28 13:50:55 浏览: 60
好的,我来给你讲一下如何手动实现给一个RGB图像进行JPEG压缩。
JPEG压缩是一种有损压缩算法,可以将图片压缩到很小的尺寸,但会有一定的失真。JPEG压缩分为编码和解码两个过程,我们可以使用Python中的PIL库来进行编解码。
首先,我们需要将RGB图像转换为YCbCr颜色空间,因为JPEG压缩是基于YCbCr颜色空间的。我们可以使用PIL库中的`Image`模块来实现:
```python
from PIL import Image
# 打开RGB图像
img = Image.open("image.rgb")
# 将RGB图像转换为YCbCr颜色空间
img_ycbcr = img.convert("YCbCr")
```
接着,我们需要对Y、Cb、Cr三个通道进行离散余弦变换(DCT)和量化,这是JPEG压缩的核心步骤。我们可以使用`scipy`库中的`fftpack`模块来实现:
```python
import numpy as np
from scipy import fftpack
# 对Y、Cb、Cr三个通道进行离散余弦变换
dct_y = fftpack.dct(img_ycbcr.getchannel("Y"))
dct_cb = fftpack.dct(img_ycbcr.getchannel("Cb"))
dct_cr = fftpack.dct(img_ycbcr.getchannel("Cr"))
# 定义量化矩阵
quantization_table = 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
quantized_y = np.round(dct_y / (quantization_table * quality))
quantized_cb = np.round(dct_cb / (quantization_table * quality))
quantized_cr = np.round(dct_cr / (quantization_table * quality))
```
其中,`quality`是一个参数,用于控制压缩质量,取值范围为1到100,数值越大表示压缩质量越高。
接着,我们需要将量化后的Y、Cb、Cr三个通道进行编码。JPEG压缩使用了Huffman编码和Zig-Zag扫描来进行编码。我们可以使用`jpegio`库中的`subsample`和`zigzag`函数来实现:
```python
import jpegio as jio
# Huffman编码
huffman_y = jio.huffman.encode(quantized_y.flatten())
huffman_cb = jio.huffman.encode(quantized_cb.flatten())
huffman_cr = jio.huffman.encode(quantized_cr.flatten())
# Zig-Zag扫描
zigzag_y = jio.util.zigzag(quantized_y)
zigzag_cb = jio.util.zigzag(quantized_cb)
zigzag_cr = jio.util.zigzag(quantized_cr)
# 进行子采样
subsampled_cb = img_ycbcr.getchannel("Cb").resize((img_ycbcr.width // 2, img_ycbcr.height // 2), resample=Image.BOX)
subsampled_cr = img_ycbcr.getchannel("Cr").resize((img_ycbcr.width // 2, img_ycbcr.height // 2), resample=Image.BOX)
```
最后,我们需要将编码后的数据保存到文件中。我们可以使用`pickle`库来序列化数据,并将序列化后的数据保存到文件中:
```python
import pickle
# 将编码后的数据保存到文件中
with open("image.jpg", "wb") as f:
pickle.dump([huffman_y, huffman_cb, huffman_cr, zigzag_y, zigzag_cb, zigzag_cr, subsampled_cb, subsampled_cr], f)
```
至此,我们已经完成了JPEG压缩的编码过程。要解码压缩后的图像,我们只需要将编码后的数据读入内存,并进行反向的解码过程即可。