圖像壓縮編碼試驗報告

1、圖像壓縮編碼實驗報告一、實驗目的1,了解有關數(shù)字圖像壓縮的基本概念，了解幾種常用的圖像壓縮編碼方式；2.進一步熟悉JPE端碼與離散余弦變換（DCT變換的原理及含義；3,掌握編程實現(xiàn)離散余弦變換（DCT變換及JPEG碼的方法；4.對重建圖像的質量進行評價。二、實驗原理1、圖像壓縮基本概念及原理圖像壓縮主要目的是為了節(jié)省存儲空間，增加傳輸速度。圖像壓縮的理想標準是信息丟失最少，壓縮比例最大。不損失圖像質量的壓縮稱為無損壓縮，無損壓縮不可能達到很高的壓縮比；損失圖像質量的壓縮稱為有損壓縮，高的壓縮比是以犧牲圖像質量為代價的。壓縮的實現(xiàn)方法是對圖像重新進行編碼，希望用更少的數(shù)據(jù)表示圖像。應用在多媒體中

2、的圖像壓縮編碼方法，從壓縮編碼算法原理上可以分為以下3類：（1）無損壓縮編碼種類哈夫曼（Huffman）編碼，算術編碼，行程（RLE編碼，Lempelzev編碼。（2）有損壓縮編碼種類預測編碼，DPCM,運動補償；頻率域方法：正交變換編碼（如DCT）子帶編碼；空間域方法：統(tǒng)計分塊編碼；模型方法：分形編碼，模型基編碼；基于重要性：濾波，子采樣，比特分配，向量量化；（3）混合編碼JBIGH.261,JPEGMPEG等技術標準。2、JPEG壓縮編碼原理JPEG是一個應用廣泛的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標準，其中包含兩種壓縮算法（DCT和DPCM）并考慮了人眼的視覺特性，在量化和無損壓縮編碼方面綜合權衡，達到較

3、大的壓縮比（25:1以上）。JPEGS適用于灰度圖像也適用于彩色圖像。其中最常用的是基于DCT變換的順序式模式，又稱為基本系統(tǒng)。JPEG的壓縮編碼大致分成三個步驟:(1)使用正向離散余弦變換(forwarddiscretecosinetransform,FDCT把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。(2)使用加權函數(shù)對DCT系數(shù)進行量化，該加權函數(shù)使得壓縮效果對于人的視覺系統(tǒng)最佳。(3)使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數(shù)進行編碼。3、離散余弦變換(DCT)變換原理離散余弦變換(DCT)是一種實數(shù)域變換，其變換核為實數(shù)余弦函數(shù)，圖像處理運用的是二維離散余弦變換，對圖像進行DCT可以使得圖像的重要

4、可視信息都集中在DCT的一小部分系數(shù)中。二維DCT變換是在一維的基礎上再進行一次DCT變換，公式如下:NJ(i0.5)二(j0.5)二(u,v)-c(u)c(v)v、f(i,j)cos,“iWj3-f為原圖像，經(jīng)DCT變換之后，F(xiàn)為變換矩陣。F(0,0)是直流分量，其他為交流分量。上述公式可表示為矩陣形式:F=AfAT其中A是變換系數(shù)矩陣，為正交陣。逆DCT變換：f(i,j)=ATF(u,v)A(3)這里我們只討論兩個N相等的情況，即圖像為方形(行列數(shù)相等)，在實際應用中對不是方陣的數(shù)據(jù)都應先補齊再進行變換的。4、圖象質量評價ucosA(i,j)二c(i)cosj5i保真則是壓縮后圖象質量評價

5、的標準?？陀^保真度準則：原圖象和壓縮圖象之間的均方根誤差或壓縮后圖象的均方根信噪比。主觀保真度準則：極好、良好、通過、勉強、低劣、不能用客觀保真度準則新舊圖像的均方誤差：fx,y-gx,yx=0y衛(wèi)一把壓縮后圖像表示成原圖像和噪聲的疊加均方根誤差erms$2(5)均方信噪比三、實驗步驟I.實驗一代碼%圈像壓縮編碼fx,y,-gx,yex,yNJNJ_2_2SNRms-、fx,y/一ex,yx=0y-0 x-0y=0IM=imread(C:UserslmengDesktopdongman.jpg)I=rgb2gray(IM);II=im2double(I);T=myDCT(8);%(6)將彩色圖

6、灰度化圖像存儲類型轉換使用由函數(shù)dctmtx返回的DC儂換矩陣，dctmtx的調用格式為產(chǎn)生二維DC3換矩陣L=blkproc(I1,88,P1*x*P2,T,T);%DCT函數(shù)P1*x*P2的參數(shù)%Mask=1000000000000000000000000000000000000000繼而利用blkproc函數(shù)完成分塊操作計算二維DCT矩陣T及其轉置是完成對每個子塊的DCT變換000000000000000000000000;%二10個L2=blkproc(L,88,P1.*x,Mask);%I2=blkproc(L2,88,P1*x*P2,T,T);imwrite(I2,after.jp

7、g)figure;subplot(121),imshow(I1),title(subplot(122),imshow(I2),title(.值掩膜，用來壓縮DCT系數(shù)，只留下DCT系數(shù)中左上角的去除每個字塊中的多余交流分量系數(shù)ee=myee(I1,I2);%原圖)；壓縮后白圖像1);新舊圖像的均方誤差原圖壓縮后的圖像1分析評價：新舊圖像均方誤差為0.0035均方根誤差為0.05916壓縮成度為勉強2、實驗二代碼%涸像壓縮編碼IM=imread(C:UserslmengDesktopdongman.jpg)將彩色圖灰度化圖像存儲類型轉換劃分后子塊的大小使用由函數(shù)dctmtx返回的DC儂換矩陣，d

8、ctmtx的調用格式為產(chǎn)生二維DC3換矩陣L=blkproc(I1,NN,P1*x*P2,T,T);%DCT函數(shù)P1*x*P2的參數(shù)%繼而利用blkproc函數(shù)完成分塊操作計算二維DCT矩陣T及其轉置是完成對每個子塊的DCT變換Mask=zeros(N,N);n=1;%第一行保存分量的個數(shù)，呈下三角形，且有fori=1:nMask(i,1:n-i+1)=1;end%二值掩膜，用來壓縮DCT系數(shù)，只留下DCT系數(shù)中左上角的1個結果如下I=rgb2gray(IM);I1=im2double(I);N=512;T=myDCT(N);%n=NL2=blkproc(L,NN,P1.*x,Mask);%去

9、除每個字塊中的多余交流分量系數(shù)I2=blkproc(L2,NN,P1*x*P2,T,T);imwrite(I2,after.jpg)figure;subplot(121),imshow(I1),title(原圖);subplot(122),imshow(I2),title(壓縮后白圖像2);ee=myee(I1,I2);%新舊圖像的均方誤差結果：Mask=zeros(N,N);n=62;%第一行保存分量的個數(shù)，呈下三角形，且有n=N分析：新舊圖像均方誤差為0.0352均方根誤差為0.18762結果不可用3、實驗三代碼%圈像壓縮編碼IM=imread(C:UserslmengDesktopdon

10、gman.jpg)I=rgb2gray(IM);I1=im2double(I);N=512;T=myDCT(N);%將彩色圖灰度化圖像存儲類型轉換劃分后子塊的大小使用由函數(shù)dctmtx返回的DC儂換矩陣，dctmtx的調用格式為產(chǎn)生二維DC3換矩陣L=blkproc(I1,NN,P1*x*P2,T,T);%DCT函數(shù)P1*x*P2的參數(shù)%繼而利用blkproc函數(shù)完成分塊操作計算二維DCT矩陣T及其轉置是完成對每個子塊的DCT變換原圖壓縮后的圖像2fori=1:nMask(i,1:n-i+1)=1;end%二值掩膜，用來壓縮DCT系數(shù)，只留下DCT系數(shù)中左上角的1個L2=blkproc(L,NN,P1.*x,Mask);%去除每個字塊中的多余交流分量系數(shù)I2=blkproc(L2,NN,P1*x*P2,T,T);imwrite(I2,af