浅谈JPEG图像压缩演算法.docx

浅谈JPEG图像压缩演算法.docx浅谈JPEG图像压缩算法余科亮本文仅讨论静止图像的压缩基本算法,图像压缩的a的在于以较少的数据来表示图像以节约存储费用,或者传输吋间和费用。JPEG压缩算法可以用失真的压缩方式来处理图像,但失真的程度却是肉眼所无法辩认的。这也就是为什么JPEG会有如此满意的压缩比例的原因。下面主要讨论,JPEG基本压缩法。-.JPEG压缩过程JPEG的压縮过显 -JPEG压缩分四个步骤实现:1•颜色模式转换及采样;DCT变换;3•量化;。-.。JPEG采用的是YCbCr色彩系统。想耍用JPEG基木压缩法处理全彩色图像,得先把RGB颜色模式图像数据,转换为YCbCr颜色模式的数据。Y代表亮度,Cb和Cr则代表色度、饱和度。通过下列计算公式可完成数据转换。++=--++128Cr=--+128人类的眼睛对低频的数据比对高频的数据具有更高的敏感度,事实上,人类的眼睛对亮度的改变也比对色彩的改变要墩感得多,也就是说Y成份的数据是比较重要的。既然Cb成份和Ci•成份的数据比较相对不重耍,就可以只取部分数据来处理。以增加压缩的比例。JPEG通常有两种采样方式:YUV411和YUV422,它们所代表的意义是Y、Cb和Cr三个成份的资料取样比例。(ransform),是指将一组光强数据转换成频率数据,以便得知强度变化的情形。若对高频的数据做些修饰,再转回原来形式的数据吋,显然与原始数据有些差异,但是人类的眼睛却是不容易辨认出来。压缩时,将原始图像数据分成8*8数据单元矩阵,例如亮度值的第一个矩阵内容如下:%%%%%%虽5%%如妝%%%%如&^57%%%%晁6%叭2%%“TJJPEG将整个亮度矩阵与色度Cb矩阵,饱和度Cr矩阵,视为一个基本单元称作MCU。每个MCU所包含的矩阵数量不得超过10个。例如,行和列采样的比例皆为4:2:2,贝I」每个MCU将包含四个亮度矩阵,一个色度矩阵及一个饱和度矩阵。当图像数据分成一个8絹矩阵后,还必须将每个数值减去128,然后一一代入DCT变换公式中,即可达到DCT变换的目的。图像数据值必须减去128,是因为DCT转换公式所接受的数字范围是在・128到+127Z间。DCT变换公式:F(u,v>i/4c(u)c(v)功(5止警%X沖 10 Jox,y代表图像数据矩阵内某个数值的坐标位置「(x,y)代表图像数据矩阵内的数个数值u,v代表DCT变换后矩阵内某个数值的坐标位置F(u,v)代表DCT变换后矩阵内的某个数值u=0且v=0c(u)c(v)=l/>0或v>0c(u)c(v)=l经过DCT变换后的矩阵数据口然数为频率系数,这些系数以F(0,0)的值最大,称为DC,其余的63个频率系数则多半是一些接近于0的正负浮点数,一概称Z为ACo3、量化图像数据转换为频率系数后,还得接受一项量化程序,才能进入编码阶段。量化阶段需要两个8絹矩阵数据,一个是专门处理亮度的频率系数,另一个则是针对色度的频率系数,将频率系数除以量化矩阵的值,取得与商数最近的整数,即完成量化。当频率系数经过量化后,将频率系数rti浮点