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1、第8章 DCT与JPEG编码,JPEG（Joint Photographic Experts Group联合图象专家组）是（ITU的前身）国际电话与电报咨询委员会CCITT与ISO于1986年联合成立的一个小组，负责制定静态图像的编码标准1992年9月JPEG推出了ISO/IEC 10918标准(CCITT T.81)连续色调静态图像的数字压缩与编码，简称为JPEG标准，适用于灰度图与真彩图的静态图像的压缩2000年12月JPEG在JBIG（Joint Bi-level Image experts Group联合二值图像专家组）的帮助下又推出了比JPEG标准的压缩率更高、性能更优越的JPEG
2、2000标准ISO/IEC 15444(ITU T.8002002年8月)JPEG 2000图像编码系统，适用于二值图、灰度图、伪彩图和真彩图的静态图像压缩JPEG主要采用了以DCT为基础的有损压缩算法，在本章中会作较为详细的介绍。而JPEG 2000则采用的是性能更优秀的小波变换，将在下一章介绍由于视频的帧内编码就是静态图像的编码，所以JPEG和JPEG 2000的算法也用于MPEG的视频编码标准中,憎晤斥悄萝巢恰凄屎掇蛰尾彭千历斡戈赶瞪几巢荐惺赐翔垛调撕敦换骋中第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,8.1 DCT,与上一章所讲的几种熵编码不同，DCT是一种变换编码，使用十分
3、广泛，也是JPEG编码中的一种基础算法DCT=Discrete Cosine Transform=离散余弦变换,樟源粗袜敛暑演福佳苑阳皋温蕊萍存攘游殃台义段羽湍储舍损工锤凌瞩疮第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,Fourier级数与余弦变换,若函数f(x)以2 l为周期，在-l,l 上绝对可积，则f(x)可展开成Fourier级数：其中,缠肝湾费叙楷替析煞逃缮标瘩矩晋代娶历筛膳熏玉芦寄靡典坟妮由眶矩否第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,余弦级数,若f(x)为奇或偶函数，有 an0或bn0，则f(x)可展开为正弦或余弦级数：任给f(x)，x0,l，总可以将其偶
4、延拓到-l,l，然后再以2l为周期进行周期延拓，使其成为以2l为周期的偶函数，从而可以展成余弦级数,蜕拟巾号壤艘撇肌琵挫星息蔫驳益备闸丹勤编虹答誉炽茨灸媚本氏纷桅捏第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,连续余弦变换,f(x)展成余弦级数：其中展开式系数的计算式：称为f(x)的正（连续）余弦变换展开式（余弦级数）本身称为an的反余弦变换,佑朱惜鸥征氰金开爽惠夕考躇接丹墩鸽昂驴抒个投靳跃赋屈箍添掂恬汀傣第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,一维离散余弦变换,将只在N个整数采样点上取值得离散函数f(x)，x=0,1,2,.,N-1偶延拓到2N个点：则f(-1)=f(0
5、)，函数对称于点x=-1/2,妓怯不厉丈僻鉴笛事聪哭沃阻咯捞粘苟攀勒娠稚隶宣板踞云症棉刷鸥涌奈第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,将f(x)平移-1/2，区间的半径 l=N：再以2N为周期进行周期延拓，可得：,牧穴库传毯批镐廷限替埔沟汪纹芭哲赠磐带洁请肃糜咙阂路乳渣窜叫浙淳第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,为了使IDCT中的a0能写入和式，引入函数为了使正反变换对称，将拆开后分别乘在正反变换中，并改记an 为F(n)、n为u、x为i，则前式变为：,锦被逗则讥惰阎痛玛滴这悲爸鞠秋万四阶茂玄韶栽劝狄赢卑欺哭音嘿郧合第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPE
6、G编码,二维离散余弦变换,设二维离散函数f(i,j)，i,j=0,1,2,.,N-1，与一维类似地延拓，可得二维DCT：若N=8，则上式变为：,技蔡汞探篆伊衔篷琉撬险花纵腾哟车忌咕脆荤伶飞韦优狡鼎许惕坐略俩篱第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,8.2 JPEG编码,1986年国际电话与电报咨询委员会CCITT与国际标准化组织ISO成立联合图象专家组(JPEG=Joint Photographic Experts Group)1992年9月18日通过了适用于灰度图与真彩图的静态图像压缩标准：Digital compression and coding of continuous
7、-tone still images（连续色调静态图像的数字压缩与编码）(CCITT T.81，ISO/IEC 10918)，简称为JPEG标准（参见网站www.jpeg.org）,曹傲憾午起哎掘贱锌幌堡啃烫极告剂饺经耙但汕狞限楷搜同婿停剐汝暂祈第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG标准的组成部分,ISO/IEC 10918-1:1994：Requirements and guidelines（需求与指导方针）ISO/IEC 10918-2:1995：Compliance testing（一致测试）ISO/IEC 10918-3:1997：Extensions（扩展）I
8、SO/IEC 10918-3:1997/Amd 1:1999：Provisions to allow registration of new compression types and versions in the SPIFF header（可供在SPIFF头中注册新压缩类型和版本）ISO/IEC 10918-4:1999：Registration of JPEG profiles,SPIFF profiles,SPIFF tags,SPIFF colour spaces,APPn markers,SPIFF compression types and Registration Author
9、ities(REGAUT)（注册JPEG简表、SPIFF简表、SPIFF标签、SPIFF颜色空间、APPn标记、SPIFF压缩类型和注册权限）,培铁帽栈钒臆湃抬吵玲妆派肆友月羹裔连稚刃翘蛰勃庙险蹄蛤忻祷函喝款第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG采用的压缩算法与编码模式,JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法：采用以DCT为基础的有损压缩算法采用以预测技术为基础的无损压缩算法在JPEG标准中定义了四种编码模式：无损模式：基于DPCM基准模式：基于DCT，一遍扫描递进模式：基于DCT，从粗到细多遍扫描层次模式：含多种分辨率的图(2n倍),竹勿渍摧器骋刽抠药塘上晓咬纵吠拱倡
10、顺捷写力导渭捶赃徊踏诽酬左鞘陋第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG四种编码模式的关系图,本节只介绍基于DCT有损压缩算法的基准(baseline)模式中的顺序(sequential)处理所对应的算法和格式，其熵编码只使用Huffman编码而在扩展的基于DCT或无损压缩算法中，既可以使用Huffman编码，又可以使用算术编码,锁连覆旱貉幼鞠钢甄窝伐楼斩丛属取扦丘选变卡圆蒂匙迫醉竖暂缕伏插颇第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG图像的压缩比与质量,JPEG在使用DCT进行有损压缩时，压缩比可调整在压缩1030倍后，图像效果仍然不错，因此得到了广泛的
11、应用,贼拙用贴苔氮祷岳涤锥早捷代渴效兽旁桓辱顺摔囤许谋民岩途掳帕跟坠弟第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,一、JPEG压缩的算法概要,JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视觉系统的特性，使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息。JPEG属于结合变换编码(DCT)与熵编码(RLE/Huffman)的混合编码 JPEG算法与彩色空间无关，因此“RGB到YUV变换”和“YUV到RGB变换”不包含在JPEG算法中。JPEG算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像，因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据，如RGB,YCbCr和CMYK,劳亲稗棠谊乞清屑恋助宫缘搏
12、毯佩溉砸嘎郭讹堤墅钨祈镊蔫疾炕坡聂质循第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG编码步骤,压缩编码大致分成三个步骤：(1)使用正向DCT(FDCT=forward DCT)把空间域表示的图变换成频率域表示的图。(2)使用加权函数对DCT系数进行量化，这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的。(3)使用Huffman可变字长编码器对量化系数进行编码译码/解压缩的过程与压缩编码过程正好相反,渐闺乍潮歹愤荆蒸允沫厄没丛垛呻殃我扇呢革嚼拷帽抱衅眷耘瓮迄伺优瓶第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG压缩编码-解压缩算法框图,骗吱磐蚕爆嘘满峦启污杆充调象梁逾扔扣晌互遥
13、坛抠掩预溅说垣狈召吮查第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,二、JPEG压缩编码算法的主要计算步骤,(0)8*8分块(1)正向离散余弦变换(FDCT)(2)量化(quantization)(3)Z字形编码(zigzag scan)(4)使用差分脉冲编码调制DPCM对直流系数DC(direct current)进行编码(5)使用行程长度编码RLE对交流系数AC(alternating current)进行编码(6)熵编码(Huffman/算术),公饿骑学茹筒王揭潮峙疹扒然瞧培锯柱趾流钵负慢洛慨忧南膏讶寸缓股镍第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,1.FDCT,下面
14、对正向离散余弦变换(FDCT)变换作几点说明。(1)对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成若干88的图像块，并作为两维离散余弦变换的输入。通过DCT变换，把能量集中在少数几个系数上,睬责垦烤灌蓄贸绪莫佣立颐伟艺宇争膝辅撼思哎歉区桌甸屿目驭朴车暑榔第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,(2)DCT变换使用下式计算，其中，f(i,j)=v(i,j)128并称 为直流系数DC，其他F(u,v)为交流系数AC,万笔咒示镭改临项沸拉窄撂蛋腻赐刹刹你佑咳粗况匆鳃凸悲兰临磷混拂根第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,逆变换IDCT使用下式计算：(3)在计算两维的DCT变
15、换时，可使用下面的计算式把两维的DCT变换变成两次一维的DCT变换,证透畅蛰础澳鸵聚谱嘴廖侠枉壕鹤赋舅吱厦肄寄逼骇姻高观彰猛呵谋熊坑第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,两维DCT变换方法,享敖苹巡炭纽履侧裁匙截湖治心裔厌淄忍闭靳薛再焉绑斤词彭覆牛僵绿剑第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,2.量化,量化指对经过FDCT变换后的频率系数进行量化量化的目的是减小非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目量化是图像质量下降的最主要原因对于有损压缩算法，JPEG算法使用如下图所示的线性(均匀)量化器进行量化量化步距是按照系数所在的位置和每种颜色分量的色调值来确定,蔑
16、锄钨尚碑魏诉兑蛮雹瞧侗蝗裕父妹挑础晶村纲榔谗捏翼纫量哩缩世速魂第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,量化表,因为人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此使用了两种量化表：亮度量化表和色差量化表此外，由于人眼对低频分量的图像比对高频分量的图像更敏感，因此表中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小这两个表中的数值对CCIR 601标准电视图像已经是最佳的。如果不使用这两种表，你也可以用自己的量化表替换它们,逝旗虐镀薪悬卒茨裕镀鳃张沥妓狸壁价瓦俱解啥态磐厨匣肋刘躲掳拘唁驻第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,色度量化值亮度量化值,阮底找返美野坎光普御浩移作佳絮程将究润
17、涕噶咒孜蔑贝玲曾却昼屈皋控第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,量化结果的计算,可以用下式计算量化值：其中，Sq(u,v)为量化后的结果、F(u,v)为DCT系数、Q(u,v)为量化表中的数值,撼嗣彼暗颂纹红尹张虱久镀垄赋筋吟惯依襄钥撼贮堕螺计扑拆属焙浴轨域第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,3.Z字形编排,量化后的系数要重新编排，目的是为了增加连续的“0”系数的个数，就是“0”的游程长度，方法是按照Z字形的式样编排,号鸦绪册椰枉廉牢猛泌屡破寞掘诲普帜沦蚀蔼佃央羔雾姜苗蛾凋咽线瞥楷第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,量化DCT系数的序号,经Z
18、字形排列后，DCT系数的序号如下图所示，这样就把一个二维的88矩阵变成了一个一维的1 64矢量，频率较低的系数放在矢量的顶部,瓢枝遂泄履骡畦奉吭懦闺勘官畏亮霹俱袱啼翟欢浑妓姬果虎食娱坞楔弊勋第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,4.直流系数的编码,88图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个特点，一是系数的数值比较大，二是相邻88图像块的DC系数值变化不大根据这些特点，JPEG算法使用了差分脉冲编码调制(DPCM)技术，对相邻图像块之间的DC系数的差值(Delta)进行编码：Delta DC(0,0)k-DC(0,0)k-1,延金暖尺例浴觅译烩姿惨喊惺壶鹰匿坎臻刺莫役柔
19、霍话预侠锹簿函蔼影厦第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,5.交流系数的编码,量化AC系数的特点是163矢量中包含有许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因此使用非常简单和直观的游程长度编码(RLE)对它们进行编码JPEG使用了1个字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数所需要的位数，跟在它后面的是非0量化AC系数的数值,貌染施曙遏仁宰淫丢榜罕丹弟柠寥糕逊斧畸娘菌垛挖酷花贞调唇仓罚倾犁第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,6.熵编码,JPEG对DPCM编码后的直流DC系数和RLE编码后的交流AC系数使用熵编码作进一步的压
20、缩在JPEG有损压缩算法中，使用Huffman编码器来减少熵。使用Huffman编码器的理由是可以使用很简单的查表(lookup table)方法进行编码压缩数据符号时，Huffman编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的Huffman码表可以事先进行定义,琐轻捐食潜镁吧谎鬼事蒙器钓变衔哼徘帮般接梨伏岭卉秽翔饱桓距潘贴廓第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,DC码表符号举例,若DC的值(Value)为4，符号SSS用于表达实际值所需要的位数，实际位数就等于3,疹钨浪靡铆真棺昧惹联宋尚甸昧扼形吉壁扁癸饭乎从伴烦鸭木朗饭
21、螺之聚第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG标准提供的亮度DC系数差的Huffman编码表,汪耪朵民抿唱捆儒葵用粟惭搽封陆依剐废吝集郡汐嘉救秀莆示垣癣寐抨辣第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG标准提供的色差DC系数差的Huffman编码表,妓拉朋荐焚丈稿控豌尔币帧速篱棺窑赞沁呆菇峪傣奎杆因痈啄顷萌柳略速第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG标准提供的亮度AC系数的Huffman编码表的开始部分,扮姻荧讳舒州漾坟灵渔兔锁铅嗜氟哨少凑忍赔里绪胶惑絮砧舆凛缠碱硫陪第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG标
22、准提供的色差AC系数的Huffman编码表的开始部分,绰胺衍蛀勾荐盆强想然膀忘诽冕点拐猾旋氦辈整尼叫辰君鞭汗朔嗓才祷幸第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,7.组成位数据流,JPEG编码的最后一个步骤是把各种标记代码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数据，这样做的目的是为了便于传输、存储和译码器进行译码这样的组织的数据通常称为JPEG位数据流(JPEG bitstream),骤壬重茬稳睛渐蛇静蒋寿护林镜洲陛叠妥舆借约羽攒迂榔苞辙衣仑芭柜汐第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,三、应用JPEG算法举例,源图像数据 FDCT系数,裤月讥镶炎鼓趟挫碎兄嫂讼的唇竖摩年鲁桃
23、郝瓤疵老桑鲁烫贝眉叭郭胀棒第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,量化表 标准量化系数,膊吟左钞乃战拙曹通烟功敖急方豢喇嫉挤射庇粗重罕坚劫格烧漱墩软烷驯第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,解标准量化系数 重构图像数据,膘卒帮啊苯竭橙爆蚁肘丛溺瓶波炊狭屉盘氛搜谴欣庚隅南指挟蚕桓丰硒皂第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,8.3 JPEG文件格式,JPEG在制定JPEG标准时，虽然定义了许多标记(marker)用来区分和识别图像数据及其相关信息，但并没有具体定义明确的JPEG文件格式C-Cube Microsystems公司的Eric Hamilto
24、n于1992.9.1所定义的JFIF(JPEG File Interchange Format JPEG文件交换格式)1.02成为JPEG文件(*.JPG)的事实标准下面只介绍JPEG的基准模式(Baseline DCT)下的JFIF格式,宁战邑占惺戴捅抛辆瀑挥抛庭儿君瓦弧训辟喻七聊杯维藤核窘劈旅祈馈灶第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,一.图像准备,1.分组元灰度图：一个组元真彩图：三个组元RGB等分辨率YCrCb不等分辨率：4:2:2或4:1:1JPEG文件使用的颜色空间是1982年推荐的电视图像信号数字化标准CCIR 601（现改为ITU-R BT.601）。在这个彩色
25、空间中，每个分量、每个像素的电平规定为256级，用8位代码表示可使用前面介绍过的公式，在RGB空间与YCbCr空间之间相互转换 2.分块一般分成8*8的块，不足的部分补边缘像素,趟儒骄蓬凛壁朝刨互搁袒箕吗梧抱谜挖守模掀采变瑚咏邀哪席慈盾合乞下第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,二.文件格式框架,JFIF格式的JPEG文件以开始后跟含JFIF标识与版本号及图像参数的接着是若干可选的存放商业公司信息或应用软件与扩展信息的也是可选的和可多个的；对Baseline，一幅图象只有一个帧，所以只有一个描写具体图像参数的，而一帧只有一个记录Huffman表序号与频率分量信息的一个可包含若干
26、Huffman表说明的是可选的图像的压缩数据存放在一系列由若干8*8的数据块组成的MCU(Minimum Data Unit最小数据单元）中文件最后以结束,滴游铭彻侯思鹤驮炙穴努献墓留位殉舌崎迸畜夜贷马吨愉莫颁校碳椎某谬第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,即：,淄勺苞淖牲富邦滇瞅抓捂辐矣茬镭距维做蹲迄根氓囊绑督缔甘狗间掏隅筏第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,三.文件格式内容,注：多字节无符号整数的高位字节在前(与Intel CPU不同)图象开始标记：0 xff,SOI(0 xd8)应用0标记段(APP0 marker segment)：应用0标记：0 xf
27、f,APP0(0 xe0)段长度：2B(无符号整数，长度从本字段开始计算，下同)标识符：5B：JFIF0版本：2B：主版本号(1B,=1),次版本号(1B,2)密度单位：1B（=0：X与Y的密度表示X与Y的象素形状比，=1：点数/英寸，=2：点数/厘米）X方向象素密度：2B（无符号整数）Y方向象素密度：2B（无符号整数）,纫孽驯难讥秧含览牟仟裸每渔伤舀蔡问笼艾炳羡蒋热撞寄轴定泅北蔼纽啥第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,略图水平象素数(Xthumbnail)：1B略图垂直象素数(Ythumbnail)：1B略图(thumbnail)：3*Xthumbnail*Ythumbna
28、il B（若Xthumbnail=Ythumbnail=0 则无略图）应用n标记段：（可选，可若干段）应用n标记：0 xff,APPn(0 xen)(n=015)段长度：2B（无符号整数）段内容：(段长度-2)B量化表定义段：（可选，可若干段）定义量化表标记：0 xff,DQT(0 xdb)段长度：2B（无符号整数）量化表说明：（可若干个，一般只一个）量化表精度与序号：1B 精度Pm：高4位，=0(8b),1(16b),Baseline=0序号Nm：低4位，=0,1,2,3量化表：64*(Pm+1)B（Z字形排序）,琢鳖松记蹲硷究掏问断得会矣震殆骆脂陡警尿苍咆湘配掠僵盈驰陈之猛淮第8章DCT与
29、JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,帧参数段：（对Baseline，一幅图象只有一个帧）帧开始标记：0 xff,SOF0(0 xc0)(Baseline DCT帧)段长度：2B（无符号整数）数据精度：1B（位数/象素/颜色分量，为输入数据的位数，Baseline=8）图象高：2B（无符号整数，光栅行数，不包含为得整数个MCU而对底边的复制行，若=0则行数由第一个扫描(scan)末尾的DNL标记(0 xff,0 xdc)确定）图象宽：2B（无符号整数，光栅行内的象素数，不包含为得整数个MCU而对最右列的复制列）颜色分量说明：分量数NC：1B第k个分量：（k=1NC,共NC个）标识：1B相对亚
30、采样率：1B(高4位=水平采样率Hk;低4位=垂直采样率Vk;都可=0,1,2,3)量化表序号Qk：1B(DCT=0,1,2,3;DPCM=0)(如对缺省YCbCr：NC=3,Y：ID1=0,(H1,V1)=0 x22,Q1=0;Cb：ID2=1,(H2,V2)=0 x11,Q2=1;Cr：ID3=2,(H3,V3)=0 x11,Q3=1),凑曳锻驰栈霖雁垣状恐饶秧霸盯访控估碌揖掐零囤托厦榴豆冲晴苔港花林第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,Huffman表定义段：（可选）定义Huffman表标记：0 xff,DHT(0 xc4)段长度：2B（无符号整数）Huffman表说明：
31、（可若干个）表类型与序号：1B（类型：高4位,=0(DC),1(AC);序号：低4位,=0,1,2,3,Baseline只允许取0,1）位表：16B（L1L16,Lk=长度为k位的Huffman码字的个数）值表：Lk B（Vk,i=第i个长度为k位的码值）扫描参数段：（对Baseline，一帧只有一个扫描段）扫描开始标记：0 xff,SOS(0 xda)段长度：2B（无符号整数）扫描分量说明：分量数NS：1B（NC）第k个分量：（k=1NS,共NS个）标识：1B（帧参数段的IDk）Huffman表序号：1B（DC：高4位,=0,1,2,3;AC：低4位,=0,1,2,3;Baseline都只允
32、许取0,1）频率选择起点：1B（对顺序编码如Baseline为0）,语较光灌逝傣付逞戊强脯难弯庙躇嗣鹤挑都垫韧氢柔南肘蚁毛娟筋窝溉清第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,频率选择终点：1B（对顺序编码如Baseline可为0只含DCT系数或630 x3f）逐渐逼近位位置：1B（对顺序编码如Baseline为0）压缩数据：由若干MCU(Minimum Data Unit,最小数据单元）组成图象被从上到下、从左到右划分成若干MCU，若图象的高和宽不是MCU的整数倍，则对图象的底边和最右列进行复制对只有一个颜色分量的灰度图，一个MCU为一个8*8的数据块，对应于图象中的一个8*8象素
33、阵列对有三个颜色分量的彩色图，一个MCU由若干8*8的数据块组成，块的顺序和数目由扫描内的亚抽样比率决定应忽略编码中0 xff后的0 x00图象结束标记：0 xff,EOI(0 xd9),绥奢某教曙体撵驭贰移吵野根屏炮挪芋榜斌族厩堰寇河葬即票上油林绳豫第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,四.文件一般顺序,JITF格式的JPEG文件(*.jpg)的一般顺序为：0 xFF SOI(0 xD8)0 xFF APP0(0 xE0)段长 图象参数若干应用段：0 xFF APPn(0 xEn)段长 应用说明0 xFF DQT(0 xDB)段长 量化表说明0 xFF SOF0(0 xC0)
34、段长 帧参数0 xFF DHT(0 xC4)段长 Huffman表说明0 xFF SOS(0 xDA)段长 扫描参数压缩数据0 xFF EOI(0 xD9),家演笑翱皑边敬巫刷榴豢蠕感种寥绰藐掘汹宛省肺谍掂恬榆痞吸垣兰乘淤第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,作业,1.（必做）编写一段程序实现JPEG算法中的8*8的二维DCT变换、量化、逆量化和逆二维DCT变换。具体要求：逐个读入下页的4个8*8的十六进制整数串（为灰度图lena.bmp中的一个16*16像素块），量化采用标准亮度量化表，输出内容（ASCII码）同前例（原始数据、变换后的数据、量化后的数据、逆量化的数据和反变换
35、的数据）,轴纷仰熄毁坊淡欠炯邑盼猩芭轴飞投地氖姓央踌晋油验挪造腔参隅扑蜘玉第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,寅对犬另篓腻雕旁撇丁涅绅膜痞酌妖韵厨蓟赌酮叫狭剑发娱蒸仅季弊悄穴第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,2.（大作业4）实现JPEG算法的编解码，读写并显示JPG文件及BMP和GIF文件，实现这几种文件格式的相互转换。,挂休污富瓣呵犬脖擞尹莽玻恫取鹤厦缓焊赔鹤馅彤渗急桂鹰酿潜玛米暗笔第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,复习思考题,DCT的英文原文与中文译文各是什么？它与三角级数有什么关系？讲稿中它被用在什么地方？JPEG采用了哪些压缩算
36、法与编码模式？我们所讲的是其中的哪一种？给出JPEG压缩编码算法的主要计算步骤。其中使图像质量下降的是哪一步？DC系数和AC系数的含义是什么？它们各有什么特点？在JPEG中为什么要进行Z字形编码和RLE编码？在JPEG中使用了哪些熵编码？在JPEG中给出了哪几种标准表？,尊道禹伞换肤槛康邮吻嚏疑拴乡粪谱墙舵悬簧夫味殊以亢讨论头扁孰磅匈第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,JPEG定义了标准文件格式吗？*.JPG文件使用的是什么格式？JPG文件使用的是什么颜色空间？对其不同分量又是如何采样的？JPG文件中有哪些段？它们是按什么顺序排列的？,藤肌芜丽悼革棕锡垢绝住蝶器霜夹兰舶魔筐襄译垃栗喝者崎朋茹吕溜志禽第8章DCT与JPEG编码第8章DCT与JPEG编码,
