"标准JPEG图像压缩流程实现与优化 - 多媒体技术Project报告"

多媒体技术Project报告_3180106148_李向 1. Members 序号 学号 专业班级 姓名 性别 分工 1 3180106148 计科 1802 李向 男 全部 2. Project Introduction 2.1 选题 图像压缩器（基于标准JPEG图像压缩流程） 2.2 工作简介 本项目利用MATLAB作为开发工具，实现了一个图像压缩器，可以读取BMP图像文件，并参照标准JPEG压缩流程对其进行压缩和保存。压缩后的文件可以重新读取和解码，重新显示图像。通过对实验结果的分析，对标准的JPEG压缩流程进行了一些修改，探索了如何获得更好的压缩效果。 2.3 开发环境 - 开发工具：MATLAB R2019a - 开发环境：Windows 10 - 系统配置：Intel Core i7-8550U, 8GB RAM 3. Technical Details 3.1 压缩流程概述 本次实验中的压缩流程如下所示： 1. 读取BMP位图。 2. 图像补全，保证其长宽为8的倍数。 3. 使用RLE（Run-Length Encoding）算法对图像进行压缩。 4. 对压缩后的图像进行16x16的块分割，并对每个块进行DCT（Discrete Cosine Transform）变换。 5. 对变换后的块进行量化。 - 使用固定的量化矩阵来减小块中高频部分的信息量。 6. 对量化后的块进行Zig-Zag扫描，将其转化为一维向量。 7. 对一维向量进行霍夫曼编码。 8. 将压缩后的数据保存为JPEG图像文件。 3.2 图像补全 在压缩流程中，为了保证图像的长宽能够被8整除，需要对图像进行补全。如果图像的长宽已经是8的倍数，则不需要进行补全。否则，需要在图像的右边和下边添加适当数量的0值像素，使得图像的长宽能够被8整除。 3.3 RLE压缩算法 RLE即Run-Length Encoding，是一种简单的无损压缩算法。在RLE算法中，相同的连续像素值被替换为该像素值和连续的次数。这样可以减少相同连续像素值的存储空间。 3.4 DCT变换 DCT即Discrete Cosine Transform，是一种对图像进行频域变换的方法。通过DCT变换，可以将图像从时域转换为频域。 3.5 量化过程 在压缩流程中，为了减小图像的存储空间，需要对DCT变换后的图像进行量化。量化就是将DCT变换后的系数除以一个特定的量化矩阵。 3.6 Zig-Zag扫描 Zig-Zag扫描是一种对矩阵进行扫描的方法。在图像压缩中，经过DCT变换和量化之后，得到的矩阵中一部分系数非常接近0，这些接近0的系数对于图像的还原并没有太大的影响。因此，为了进一步减小压缩后的数据量，可以将系数矩阵进行Zig-Zag扫描，将其转化为一维向量。 3.7 霍夫曼编码 霍夫曼编码是一种变长编码方法。通过对出现频率高的符号进行较短的编码，对出现频率低的符号进行较长的编码，可以进一步减小数据的存储空间。 通过以上的技术细节，本项目实现了一个基于标准JPEG图像压缩流程的图像压缩器，并对标准的JPEG压缩流程进行了一些修改，以获得更好的压缩效果。通过实验分析和结果展示，验证了本项目的可行性和有效性。该图像压缩器可以应用于图像存储、传输和显示等各个领域，为多媒体技术的发展和应用提供了有力的支持。