jpeg编码过程详解

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1、JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）是联合图像专家小组的英文缩写。它由国际电话与电报咨询委员会CCITT（TheInternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee）与国际标准化组织ISO于1986年联合成立的一个小组，负责制定静态数字图像的编码标准。小组一直致力于标准化工作，开发研制出连续色调、多级灰度、静止图像的数字图像压缩编码方法，即JPEG算法。JPEG算法被确定为国际通用标准，其适用范围广泛，除用于静态图像编码外，还推广到电视图像序列的帧内图像压缩

2、。而用JPEG算法压缩出来的静态图片文件称为JPEG文件，扩展名通常为*.jpg、*.jpe*.jpeg。JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法、两种数据编码方法、四种编码模式。具体如下：压缩算法：l有损的离散余弦变换（DiscreteCosineTransform，DCT）；l无损的预测技术压缩。数据编码方法：l哈夫曼编码；l算术编码；编码模式：l基于DCT顺序模式：编/解码通过一次扫描完成；l基于DCT递进模式：编/解码需要多次扫描完成，扫描效果从粗糙到精细，逐级递进；l无损模式：基于DPCM，保证解码后完全精确恢复到原图像采样值；l层次模式：

3、图像在多个空间多种分辨率进行编码，可以根据需要只对低分辨率数据作解码，放弃高分辨率信息。在实际应用中，JPEG图像使用的是离散余弦变换、哈夫曼编码、顺序模式。JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下：(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(zigzagscan)。(4)使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码。(5)使用行程长度编码(RLE)对交流系数(AC)进行编码。(6)熵编码。笔者在实践过程中查阅了大量的资料，发现大多数书籍资料和网上资料都是从编码角度分析

4、JPEG的编/解码方式，并且都只是介绍编码过程中的主要方法。所以，本文从解码角度详细分析JPEG的编/解码过程，并且加入许多笔者实践过程中遇到的问题和解决方法，希望从另一个角度说明问题，以更好帮助读者结合其他资料解决问题。不过，介绍解码过程之前，首先要了解JPEG文件中数据的存储格式。一、JPEG文件格式介绍JPEG文件使用的数据存储方式有多种。最常用的格式称为JPEG文件交换格式（JPEGFileInterchangeFormat，JFIF）。而JPEG文件大体上可以分成两个部分：标记码(Tag)和压缩数据。标记码由两个字节构成，其前一个字节是固

5、定值0xFF，后一个字节则根据不同意义有不同数值。在每个标记码之前还可以添加数目不限的无意义的0xFF填充，也就说连续的多个0xFF可以被理解为一个0xFF，并表示一个标记码的开始。而在一个完整的两字节的标记码后，就是该标记码对应的压缩数据流，记录了关于文件的诸种信息。常用的标记有SOI、APP0、DQT、SOF0、DHT、DRI、SOS、EOI。注意，SOI等都是标记的名称。在文件中，标记码是以标记代码形式出现。例如SOI的标记代码为0xFFD8，即在JPEG文件中的如果出现数据0xFFD8，则表示此处为一个SOI标记。本文附录列出一张完整的JP

6、EG定义的标记表，供读者查阅。这里仅列出几个常用标记的标记代码、占用字节长度和表示的意义。lSOI，StartofImage，图像开始u标记代码2字节固定值0xFFD8lAPP0，Application，应用程序保留标记0u标记代码2字节固定值0xFFE0u包含9个具体字段：①数据长度2字节①~⑨9个字段的总长度即不包括标记代码，但包括本字段②标识符5字节固定值0x4A46494600，即字符串“JFIF0”③版本号2字节一般是0x0102，表示JFIF的版本号1.2可能会有其他数值代表其他版本④X和Y的密度单位1字节只有三个值可选0：无单位；1：

7、点数/英寸；2：点数/厘米⑤X方向像素密度2字节取值范围未知⑥Y方向像素密度2字节取值范围未知⑦缩略图水平像素数目1字节取值范围未知⑧缩略图垂直像素数目1字节取值范围未知⑨缩略图RGB位图长度可能是3的倍数缩略图RGB位图数据本标记段可以包含图像的一个微缩版本，存为24位的RGB像素。如果没有微缩图像（这种情况更常见），则字段⑦“缩略图水平像素数目”和字段⑧“缩略图垂直像素数目”的值均为0。lAPPn，Application，应用程序保留标记n，其中n=1～15(任选)u标记代码2字节固定值0xFFE1~0xFFFu包含2个具体字段：①数据长度2字

8、节①~②2个字段的总长度即不包括标记代码，但包括本字段②详细信息数据长度-2字节内容不定例如，AdobePhotoshop