JPEG壓縮編碼算法的主要計(jì)算步驟

1、JPEG壓縮編碼算法的主要計(jì)算步驟如下：正向離散余弦變換(FDCT)oM (quantization)。Z 字形編碼(zigzag scan)o使用差分脈沖編碼調(diào)制(differential pulse code modulation, DPCM)對直流系數(shù)(DC)進(jìn)行編碼。 使用行程長度編碼(inn-length encodmg, RLE)對交流系數(shù)(AC)進(jìn)行編碼。爛編碼(entiopy coding)。JPEG(Jomt Photograpliic Experts Group)是一個(gè)由ISO和IEC兩個(gè)組織機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成的一個(gè) 專家組，負(fù)貴制定靜態(tài)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)專家組開發(fā)

2、的算法稱為JPEG算 法，并且成為國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)，因此又稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn)。JPEG是一個(gè)適用范|判很廣的靜 態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，既可用于灰度圖像又可用于彩色圖像。JPEG專家組開發(fā)了兩種基本的壓縮算法，一種是采用以離散余弦變換(Discrete Cosme Transfonn, DCT)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法，另一種是采用以預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)的無損壓縮算法。 使用有損壓縮算法時(shí)，在壓縮比為25:1的情況卜，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較, 非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別，因此得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在V-CD和DVD-Video 電視圖像壓縮技術(shù)中，就使用JPEG的有損壓縮算法來取消空間方

3、向上的冗余數(shù)據(jù)。為了在 保證圖像質(zhì)屋的前提卜進(jìn)一步提高壓縮比，近年來JPEG專家組正在制定JPEG 2000(簡稱 JP 2000)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中將采用小波變換(wavelet)算法。JPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統(tǒng)的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結(jié)合來 去掉視角的兀余信息和數(shù)據(jù)本身的冗余信息。壓縮編碼人致分成三個(gè)步驟：1 使用正向離散余弦變換(fbrwaid discrete cosme tiaiisfonn, FDCT)把空間域表示的圖變換成 頻率域表示的圖。2使用加權(quán)函數(shù)對DCT系數(shù)進(jìn)行量化，這個(gè)加權(quán)函數(shù)對于人的視覺系統(tǒng)是最佳的。3 使用霍夫曼町變字長編碼器對量化系數(shù)進(jìn)行編

4、碼。譯碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。JPEG算法與彩色空間無關(guān)個(gè)此“RGB到Y(jié)UV變換呀ITYUV到RGB變換”不包含在JPEG 算法中o JPEG算法處理的彩色圖像是單獨(dú)的彩色分屋圖像，因此它可以壓縮來自不同彩色 空間的數(shù)據(jù)，如RGB. YCbCr和CMYK。JPEG壓縮編碼算法的主要計(jì)算步驟如卜:1 正向離散余弦變換(FDCT)o2量化(quantization)。Z 字形編碼(zigzag scan)4使用差分脈沖編碼調(diào)制(differential pulse code modulation, DPCM)對直流系數(shù)(DC)進(jìn)行編 碼。5使用行程長度編碼(mil-lengt

5、h encoding, RLE)對交流系數(shù)(AC)進(jìn)行編碼。6 爛編碼(entropy coding)。2.量化量化是對經(jīng)過FDCT變換后的頻率系數(shù)進(jìn)行量化。量化的目的是減小非“0”系數(shù)的幅度以及 增加V值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。對于有損壓縮算法，JPEG算法使用均勻量化器進(jìn)行量化，量化步距是按照系數(shù)所在的位置 和每種顏色分屋的色調(diào)值來確定。因?yàn)槿搜蹖α炼刃盘柋葘ι钚盘柛舾?，因此使用了?種量化表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼對低頻分量的圖像比對高頻分量的圖 像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。3.Z字形編排量化后的系數(shù)要重新編排，目的

6、是為了增加連續(xù)的系數(shù)的個(gè)數(shù)，就是V的游程長度，方 法是按照Z字形的式樣編排，如圖5-17所示。這樣就把一個(gè)8? 8的矩陣變成一個(gè)1? 64的矢 量，頻率較低的系數(shù)放在矢量的頂部。直流系數(shù)的編碼8 ? 8圖像塊經(jīng)過DCT變換之后得到的DC直流系數(shù)有兩個(gè)特點(diǎn)，一是系數(shù)的數(shù)值比較人， 二是相鄰8?8圖像塊的DC系數(shù)值變化不人。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，JPEG算法使用了差分脈沖調(diào) 制編碼(DPCM)技術(shù)，對相鄰圖像塊之間量化DC系數(shù)的差值(Delta)進(jìn)行編碼，Delta=DC(0, 0)kDC(0, 0)k-l(5-5)交流系數(shù)的編碼量化AC系數(shù)的特點(diǎn)是1 ? 64矢量中包含有許多“0”系數(shù)，并且許多是連續(xù)的，因此使用 非常簡單和直觀的游程長度編碼(RLE)對它們進(jìn)行編碼。JPEG使用了 1個(gè)字節(jié)的高4位來表示連續(xù)V的個(gè)數(shù)，而使用它的低4位來表示編碼下一個(gè)非 V系數(shù)所需要的位數(shù)，跟在它后面的是量化AC系數(shù)的數(shù)值。爛編碼使用爛編碼還町以對DPCM編碼后的直流DC系數(shù)和RLE編碼后的交流AC系數(shù)作進(jìn)一步