JPG图片文件结构分析.doc

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1、JPG文件结构分析2010-04-0622:32【转自网络 作者：一江秋水】一、简述JPEG是一个压缩标准，又可分为标准JPEG、渐进式JPEG及JPEG2000三种:①标准JPEG：以24位颜色存储单个光栅图像，是与平台无关的格式，支持最高级别的压缩，不过，这种压缩是有损耗的。此类型图片在网页下载时只能由上而下依序显示图片，直到图片资料全部下载完毕，才能看到全貌。②渐进式JPEG：渐进式JPG为标准JPG的改良格式，支持交错，可以在网页下载时，先呈现出图片的粗略外观后，再慢慢地呈现出完整的内容，渐进式JPG的文件比标准JPG的文件要来得小。③JPEG2000：新一代的影像压缩法，压缩品质

2、更好，其压缩率比标准JPEG高约30％左右，同时支持有损和无损压缩。一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，让图像由朦胧到清晰显示。以一幅24位彩色图像为例，JPEG的压缩分为四个步骤：①颜色转换：在将彩色图像进行压缩之前，必须先对颜色模式进行数据转换。转换完成之后还需要进行数据采样。②DCT 变换：是将图像信号在频率域上进行变换，分离出高频和低频信息的处理过程，然后再对图像的高频部分（即图像细节）进行压缩。首先以象素为单位将图像划分为多个8×8的矩阵，然后对每一个矩阵作DCT 变换。把8×8的象素矩阵变成8×8的频率系数矩阵（所谓频率就是颜色改变的速

3、度），频率系数都是浮点数。③量化：由于下面第四步编码过程中使用的码本都是整数，因此要对频率系数进行量化，将之转换为整数。数据量化后，矩阵中的数据都是近似值，和原始图像数据之间有了差异，这一差异是造成图像压缩后失真的主要原因。这一过程中，质量因子的选取至为重要。值选得大，可以大幅度提高压缩比，但是图像质量就比较差，质量因子越小图像重建质量越好，但是压缩比越低。④编码：编码是基于统计特性的方法。四个步骤都完成后的JPEG文件，其基本数据结构为两大类型：“段”和经过压缩编码的图像数据。二、数据结构1.段的一般结构如下表所示：表1：段的一般结构---------------------------

4、--------------------------------------名可编辑word,供参考版！称    字节数 数据  说明-----------------------------------------------------------------段标识   1     FF    每个新段的开始标识段类型   1           类型编码（称作“标记码”）段长度   2           包括段内容和段长度本身,不包括段标识和段类型段内容               ≤65533字节------------------------------------------

5、-----------------------说明：①JPG 文件中所有关于宽度高度长度间隔这一类数据，凡是＞１字节的，均采用Motorola格式，即：高位在前，低位在后。②有些段没有长度描述也没有内容，只有段标识和段类型。文件头和文件尾均属于这种段。③段与段之间无论有多少FF都是合法的，这些FF称为“填充字节”，必须被忽略掉。2.段类型有30种，但只有10种是必须被所有程序识别的，其它的类型都可以忽略。所以下面只列出这10种类型。表2：段类型---------------------------------------名称  标记码  说明------------------------

6、---------------SOI    D8     文件头EOI    D9     文件尾SOF0   C0     帧开始（标准 JPEG）SOF1   C1     同上DHT    C4     定义 Huffman 表（霍夫曼表）SOS    DA     扫描行开始DQT    DB     定义量化表DRI    DD     定义重新开始间隔APP0   E0     定义交换格式和图像识别信息COM    FE     注释-----------------------------------------------------------说明：有的文章也将DNL段

7、（标记码＝DC，定义扫描行数）列为必须段。3.以下按一般JPEG文件的段排列顺序详细介绍各种段的结构：表3：SOI（文件头）-----------------名称  字节数   值-----------------段可编辑word,供参考版！标识   1     FF段类型   1     D8 -----------------说明：这两个字节构成了JPEG文件头。表4：APP0（图像识别信息）------------