图象压缩(JPEG)编码算法及压缩过程的实现
摘要
本文首先介绍了静态图像压缩(JPEG)编码算法的基本原理、压缩的实现
过程及其重要过程的离散余弦变换(DCT)算法的实现原理及软件实现的例程,
其次着重介绍了压缩过程中的 DCT、量化和编码三个重要步骤的实现原理。
关键词:图像压缩 有损压缩 JPEG 离散余弦变换 DCT 量化
第一章 图像压缩编码的综述
1.1 图象压缩的目的和方法
图象的数字化表示使得图象信号可以高质量地传输,并便于图像的检索、分析、
处理和存储。但是数字图像的表示需要大量的数据,必须进行数据的压缩。即
使采用多种方法对数据进行了压缩,其数据量仍然巨大,对传输介质、传输方
法和存储介质的要求较高。因此图象压缩编码技术的研究显得特别有意义,也
正是由于图象压缩编码技术及传输技术的不断发展、更新,推动了现代多媒体
技术应用的迅速发展。
1.1.1 图象压缩的目的
图象采样后,如果对之进行简单的 8bit 量化和 PCM 编码,其数据量是巨
大的。以 CIF(Common Intermediate Format)格式的彩色视频信号为例,
若采样速率为 25 帧/秒,采样样点的 Y、U、V 分量均为 8bit 量化,则一秒钟
的数据量为:
352×288×3×8×25=60.83Mbit
要传输或存储这样大的数据量是非常困难的,必需对其进行压缩编码,在满足
实际需要的前提下,尽量减少要传输或存储的数据量。
虽然数字图象的数据量巨大,但图象数据是高度相关的。一幅图象的内部相邻
象素之间,相邻行之间的视频序列中相邻图象之间有大量冗余信息—空间相关
性和时间相关性,可以使用各种方法尽量去除这些冗余信息,减少图象的数据
量。
除了时间冗余和空间冗余外,在一般的图象数据中还存在信息熵冗余、结构冗
余、知识冗余和视觉冗余。各种冗余就是压缩图象数据的出发点。图象编码的
目的就在于采用各种方法去除冗余,以尽量少的数据量来表示个重建图象。
1.1.2 图象压缩的几种方法
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