多媒体实验图像压缩

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1、图像压缩编码一、实验目的1.了解有关数字图像压缩的基本概念，了解儿种常用的图像压缩编码方式：2.进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义；3.掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法；4.对重建图像的质量进行评价。二、实验原理1、图像压缩基本概念及原理图像压缩主要R的是为了节省存储空问，增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为奋损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对

2、图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的圏像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类：（1）无损压缩编码种类哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempelzev编码。（2）有损压缩编码种类预测编码，DPCM,运动补偿；频率域方法：正交变换编码（如DCT）,子带编码；空间域方法：统计分块编码；模型方法：分形编码，模型基编码；基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化；（3）混合编码JBIG,H.261,JPEG,MPEG等技术标准。2、JPEG压缩编码原理JPEG是一个应用广泛的静

3、态图像数据压缩标准，其中包含两种压缩算法（DCT和DPCM）,并考虑了人眼的视觉特性，在量化和无损压缩编码方面综合权衡，达到较大的压缩比（25:1以上）。JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。其中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式，又称为基本系统。JPEG的压缩编码大致分成三个步骤：(1)使用正向离散余弦变换(forwarddiscretecosinetransform,FDCT)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，该加权函数使得压缩效果对于人的视觉系统最佳。(3)使用霍夫曼可变字长编码器

4、对量化系数进行编码。3、离散余弦变换(DCT)变换原理离散余弦变换(DCT)是一种实数域变换，其变换核为实数余弦函数，图像处理运用的是二维离散余弦变换，对图像进行DCT,可以使得图像的重要可视信息都集中在DCT的一小部分系数中。二维DCT变换是在一维的基础上再进行一次DCT变换，公式如下：F(M，V)=林⑺群瓜;C(u)=IaI—，w#0[N/为原图像，经DCT变换之后，F为变换矩阵。F(0,0)是直流分量，其他为交流分量。上述公式可表示为矩阵形式：F=AfAT「n(2)A(z,7)=c(z)cos1_N_其中A是变换系数矩阵，为正交

5、阵。逆DCT变换：/(/,;)=ATFA(3)这里我们只讨论两个N相等的情况，即图像为方形(行列数相等)，在实际应用中对不是方阵的数据都应先补齐再进行变换的。4、图象质量评价保真度准则是压缩后图象质量评价的标准。客观保真度准则：原图象和压缩图象之间的均方根误差或压缩后图象的均方根信噪比。主观保真度准则：极好、良好、通过、勉强、低劣、不能用。客观保真度准则新旧图像的均方误差_1N-]/V-I0，）-

6、2V-I/V-lN-l(鷲L=(u)，(w)x=0y=0a=0)’=0三、实验内容及步骤读取一张大小为512x512的灰度图像（或彩色图像，并将其灰度化）实验一：1）把图像分解成若干个8x8的子块；2）对每个子块分别作DCT变换；3）保留变换后的直流分量，将交流分量全部清零；4）使用逆DCT变换，得到新的图像，观察图片变化。代码：clc;clearall;img=imread(’li.jpg’)；X=rgb2gray(img);%转换为灰度图X=double(X);figure(1)subplot(121);imshow(uint8(X

7、));title(’原始图象•)subplot(122);Y=blkproc(X，［88］；dct2V);imshow(uint8(Y));title(’分块DCT变换图’)；Xl=blkproc(Y，［88］，’dct22’)；figure(2)subplot(121);imshow(uint8(X1));title(’分块DCT恢复图’);X2=blkproc(X，［88］/dct23’)；subplot(122);imshow(uint8(X2));title(’分块DCT交流分量全部清零恢复图’)；imwrite(uint8(X

8、2)，［’分块交流O’，’.jpg1);%保存图片结果：原始阁柒分块DCT变换阁实验二：1)直接对整张原图像做DCT变换；2)保留直流分量，交流分量全部清零；3)再用逆DCT变换，得到新的图像，观察图片变化