PNG图像压缩研究

Ｓ ｔｕｄｙ ｏｎ Ｐ ＮＧ Ｉｍａ ｇｅ Ｃｏｍｐｒｅ ｓ ｓ ｉｏｎ
ＰＩＡＯ Ｈｏｎｇ－ ｊｉ ， ＳＵＮ Ｙｕ－ ｚｈｅ
现
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ＇Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ， Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｄａｌｉａｎ １１６０２３）
４．３ 本文算法与其他算法的比较
表 ６ 本文算法与其他算法对 ＰＮＧ 图像的压缩率比较
由实验数据可见， 本文算法对 ＰＮＧ 图像的压缩 率略优于 Ｐｎｇｏｕｔ 软件。
５ 结语
本文提出了一种 ＰＮＧ 文件压缩算法， 算法利用 ＰＮＧ 文件格式的特点， 对 ＰＮＧ 文件进行了优化， 并通 过 打 包 成 ．ａｉｍ 文 件 的 方 法 实 现 了 对 ＰＮＧ 文 件 的 压 缩， 较好地减小了 ＰＮＧ 图像在．ｊａｒ 包中的大小。算法 简单易于实现， 使用时可以根据需要随时对．ａｉｍ 的格 式进行调整， 灵活性强， 并有较好的压缩比。
代
计
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＰＮＧ ｆｏｒｍａｔ ｉｍａｇｅ， ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ ＰＮＧ ｉｍａｇｅ
算
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｊｏｉｎｓ ａｌｌ ＰＮＧ ｉｍａｇｅｓ ｔｏ ａ ．ａｉｍ ｆｏｒｍａｔ ｆｉｌｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅｍ．
表 １ ＰＮＧ 文件数据块结构
数据块） 等。但并不是每个数据块都是必须的。一个 ＰＮＧ 格 式 文 件 应 至 少 包 含 ＩＨＤＲ、ＰＬＴＥ、ＩＤＡＴ、ＩＥＮＤ 这 ４ 个数据块， 可以根据具体需要添加其他数据块。
２ 压缩 Ｐ ＮＧ 图像的方法
２．１ 通过删除多余数据块压缩 ＰＮＧ 图像 由于用 ＰｈｏｔｏＳｈｏｐ、ＡＣＤＳｅｅ 等图像编辑软件生产
图形图像
Ｐ ＮＧ图像压缩研究
朴红吉 ， 孙宇哲
（大连理工大学大学生创新院， 大连 １１６０２３）
摘 要： 针对 ＰＮＧ 文件格式的特点， 提出了一种压缩 ＰＮＧ 图像的算法。算法将所有图像处理后 打包 成．ａｉｍ 文件 ， 特 点 是简 单 易 于实 现 ， 在 使用 时．ａｉｍ 文 件的 格 式 灵活 多 变 ， 保密 性 强 。 实验表明， 在保证 ＰＮＧ 图像质量不受影响的前提下， 将 ＰＮＧ 图像在 ｊａｒ 包中的大小减小 了 １４．５９％， 从 Ｊ２ＭＥ 程序读取 ＰＮＧ 的速度也优于Ｊ２ＭＥ 提供 Ｉｍａｇｅ．ｃｒｅａｔＩｍａｇｅ（ ）的方法。
机
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ， ＰＮＧ ｉｍａｇｅｓ ａｒｅ １４．５９％ ｓｍａｌｌｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ．ｊａｒ ｆｉｌｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ
（总
ＰＮＧ ｉｍａｇｅｓ＇ｑｕａｌｉｔｉｅｓ， ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔ ｓｐｅｅｄ ｉｎ Ｊ２ＭＥ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ｆａｓｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ Ｉｍａｇｅ．ｃｒｅａｔＩｍ－
取 ＰＮＧ 图像偏移 ｐｎｇＬｅｎｇｔｈｓ ［ｉ］ ＝ ｄｉｓ．ｒｅａｄＩｎｔ （ ）； ／／读 取
ＰＮＧ 图像长度 ｝ ｉｆ （ｄｉｓ．ａｖａｉｌａｂｌｅ（ ＞ ０） ｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（＂［ＥＲＲＯＲ］ ｉｎ ｂｅｇｉｎ
（ ）＂）； ｝ ｄｉｓ．ｃｌｏｓｅ（ ）； ｒｅａｄｙ ＝ ｔｒｕｅ；
ＭＯ Ｄ Ｅ Ｒ Ｎ Ｃ ＯＭＰ Ｕ Ｔ Ｅ Ｒ ２００７．５
现 代 计 算 机 （总 第 二 五 九 期 ）
!"
图形图像
由 实 验 结 果 可 知 ， 图 像 在．ｊａｒ 包 减 小 了 １４．５９％， 同 时 ＰＮＧ 图像的质量没有受到任何影响。 ４．２ ＰＮＧ 图像提取
用程序导入 ９８ 张 ＰＮＧ 图像的统计如下表所示：
０； ｉ＋＋） ｛ ｉｎｔ ｉｎｄｅｘ ＝ ｃｏｎｔａｉｎｓ （ｐｎｇＮａｍｅｓ ［ｉ］，
ｎａｍｅ）； ｉｆ （ｉｎｄｅｘ ＜ ０） ｛ ｝ ｅｌｓｅ ｛ ｃｏｕｎｔ－ － ； ｉｎｔ ｓｋｉｐ ＝ ｄｉｓ．ａｖａｉｌａｂｌｅ （ ） － ａｉБайду номын сангаас－
Ｌｅｎｇｔｈ ＋ ｐｎｇＥｘｃｕｒｓｉｏｎｓ ［ｉ］；／／从 当 前 位 置 到 指 定 图 像 位 置 需 跳过的字节数
表 ２ 打包文件（ ．ａｉｍ） 的格式设计
现
代
计 １．３ 关键数据块
算
一个 ＰＮＧ 文件可以 包 含 许 多 数 据 块 ， 如 ＩＨＤＲ
机 （ 文件头数据 块 ） 、ＩＤＡＴ（ 图 像 数 据 块）、ｇＡＭＡ（ 图 像 γ
（总 数 据 块 ） 、ｔＥＸｔ（ 文 本 信 息 数 据 块 ） 、ｈＩＳＴ（ 图 像 直 方 图
ｓｔａｔｉｃ ｓｈｏｒｔ ｐｎｇＮｒ ＝ ０； ／／ＰＮＧ 图像数量 ｓｔａｔｉｃ Ｓｔｒｉｎｇ［］ ｐｎｇＮａｍｅｓ ＝ ｎｕｌｌ； ／／ＰＮＧ 图像名称 ｓｔａｔｉｃ ｉｎｔ［］ ｐｎｇＥｘｃｕｒｓｉｏｎｓ ＝ ｎｕｌｌ； ／／ＰＮＧ 图像偏移 ｓｔａｔｉｃ ｉｎｔ［］ ｐｎｇＬｅｎｇｔｈｓ ＝ ｎｕｌｌ； ／／ＰＮＧ 图像长度 ｓｔａｔｉｃ ｂｏｏｌｅａｎ ｒｅａｄｙ ＝ ｆａｌｓｅ； ／／是否准备好提取图像 ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ ｖｏｉｄ ｂｅｇｉｎ（ＤａｔａＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ ｄｉｓ） ｛
关键词： ＰＮＧ； 压缩； Ｊ２ＭＥ； ．ａｉｍ
０ 引言
对 Ｊ２ＭＥ 手机游戏中必需的 ＰＮＧ 文件的压缩作 研究， 给出了一种针对 ＰＮＧ 文件的压缩方法， 并对一 款手机游戏中的 ＰＮＧ 图像进行了实验， 将 ＰＮＧ 图像 在 ｊａｒ 包中的大小减小了 １４．５９％， 从 Ｊ２ＭＥ 程序读取 ＰＮＧ 的速度也优于 Ｊ２ＭＥ 提供 Ｉｍａｇｅ．ｃｒｅａｔＩｍａｇｅ（）的方 法， 达到了预期目的。
｝ ｃａｔｃｈ （Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｅ） ｛ ｅ．ｐｒｉｎｔＳｔａｃｋＴｒａｃｅ（ ）；
｝ ｝ ｐｕｂｌｉｃ ｓｔａｔｉｃ Ｉｍａｇｅ ［］ ｃｒｅａｔＩｍａｇｅｓ （ＤａｔａＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ ｄｉｓ，
Ｓｔｒｉｎｇ［］ ｎａｍｅ） ｛ ｉｆ （！ ｒｅａｄｙ） ｛ Ｓｙｓｔｅｍ．ｏｕｔ．ｐｒｉｎｔｌｎ（＂ＩｍａｇｅＹ ｉｓ ｎｏｔ ｒｅａｄｙ！ ＂）； ｝ Ｉｍａｇｅ［］ ｉｍｇｓ ＝ ｎｅｗ Ｉｍａｇｅ［ｎａｍｅ．ｌｅｎｇｔｈ］； ｉｎｔ ｃｏｕｎｔ ＝ ｎａｍｅ．ｌｅｎｇｔｈ； ｔｒｙ ｛ ｉｎｔ ａｉｍＬｅｎｇｔｈ ＝ ｄｉｓ．ａｖａｉｌａｂｌｅ（）； ｄｉｓ．ｓｋｉｐ（４）； ｆｏｒ （ｉｎｔ ｉ ＝ ０； ｉ ＜ ｐｎｇＮａｍｅｓ．ｌｅｎｇｔｈ ＆＆ ｃｏｕｎｔ ＞
ｔｒｙ ｛ ｉｎｔ ｓｋｉｐ ＝ ｄｉｓ．ｒｅａｄＩｎｔ（）； ｄｉｓ．ｓｋｉｐ（ｓｋｉｐ）； ／／跳到．ａｉｍ 头文件 ｐｎｇＮｒ ＝ ｄｉｓ．ｒｅａｄＳｈｏｒｔ（）； ／／读取 ＰＮＧ 图像数量 ｐｎｇＮａｍｅｓ ＝ ｎｅｗ Ｓｔｒｉｎｇ［ｐｎｇＮｒ］； ｐｎｇＥｘｃｕｒｓｉｏｎｓ ＝ ｎｅｗ ｉｎｔ［ｐｎｇＮｒ］； ｐｎｇＬｅｎｇｔｈｓ ＝ ｎｅｗ ｉｎｔ［ｐｎｇＮｒ］； ｆｏｒ （ｉｎｔ ｉ ＝ ０； ｉ ＜ ｐｎｇＮｒ； ｉ＋＋） ｛ ｂｙｔｅ ｎａｍｅＬｅｎｇｔｈ ＝ ｄｉｓ．ｒｅａｄＢｙｔｅ（ ）； ｂｙｔｅ［］ ｎａｍｅ ＝ ｎｅｗ ｂｙｔｅ［ｎａｍｅＬｅｎｇｔｈ］； ｄｉｓ．ｒｅａｄ（ｎａｍｅ）； ／／读取 ＰＮＧ 图像名称 ｐｎｇＮａｍｅｓ［ｉ］ ＝ ｎｅｗ Ｓｔｒｉｎｇ（ｎａｍｅ）； ｐｎｇＥｘｃｕｒｓｉｏｎｓ ［ｉ］ ＝ ｄｉｓ．ｒｅａｄＩｎｔ （ ）； ／／读
第
二
五 九 收稿日期： ２００７－ ０３－ ２０ 修稿日期： ２００７－ ０５－ １３ 期 作者简介： 朴红吉（ １９８５－ ） ， 男， 吉林磐石人， 本科， 研究方向为信息隐藏
）
!" ＭＯ Ｄ Ｅ Ｒ Ｎ Ｃ ＯＭＰ Ｕ Ｔ Ｅ Ｒ ２００７．５
图形图像
３ Ｐ ＮＧ文件的提取
ＰＮＧ 文件的提取过程为： 将指定要提取的 ＰＮＧ 图像的文件名， 与从．ａｉｍ 头文件开始存储的 ＰＮＧ 文 件名逐个比较， 直到找到指定文件， 并读出该文件的 偏移量和长度， 提取并解密该 ＰＮＧ 图像文件， 补上 ＰＮＧ 文件的签名域。这样就实现了 ＰＮＧ 文件的提取。
的 ＰＮＧ 图像会包含许多数据块， 其中可能包含一些 不必要的数据块。根据具体需要， 可以将不必要的数 据块删除， 以达到压缩 ＰＮＧ 图像的目的。ＰＮＧ 图像的 签名域是固定不变的， 因此也可以删除此签名域， 而 在提取程序中添加。 ２．２ 通过打包多个 ＰＮＧ 图像以达到压缩的目的
将多个 ＰＮＧ 打包成一个文件可以很好地起到减 少文件大小的目的。为了能够在 Ｊ２ＭＥ 程序中方便地 提取出 ＰＮＧ 图像， 必须设计适当的打包文件（ ．ａｉｍ） 格 式。
４ 实验及结果
实 验 环 境 ： Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ、Ｊａｖａ
１．５．０－ ｂ６４、Ｊａｖａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｏｏｌｋｉｔ ２．５ ｆｏｒ ＣＬＤＣ Ｂｅｔａ。
４．１ 压缩率实验及结果
本文以某手机游戏的 ＰＮＧ 图像为实验材料进行
实验， 得到以下实验结果： 表 ３ 压缩率实验结果
参考文献 ［１］罗尉源． 手机游戏前景光明． ｈｔｔｐ：／／ｈｏｍｅ．ｄｏｎｅｗｓ．ｃｏｍ／
ｄｏｎｅｗｓ／ａｒｔｉｃｌｅ／９／９２７３２．ｈｔｍｌ， ２００６．０３．１０ ［２］李章晶， 郑国勤． 针对无线通信领域的图像压缩的研究．
计算机工程与设计， ２００６， ２７（２３）： ４４７１￣４４７４ ［３］Ｗ３Ｃ． Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇｒａｐｈｉｃｓ （ＰＮＧ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｂｙｔｅ ［］ ｄａｔａ ＝ ｐｉｃｋＵｐＡＳｐｅｃｉｆｉｃＩｍ－ ａｇｅ（ｄｉｓ， ｓｋｉｐ， ｉ）； ／／提取指定 ＰＮＧ 图像
ｉｍｇｓ ［ｉｎｄｅｘ］ ＝ Ｉｍａｇｅ．ｃｒｅａｔｅＩｍａｇｅ （ｄａｔａ， ０， ｄａｔａ．ｌｅｎｇｔｈ）；
｝ ｝ ｄｉｓ．ｃｌｏｓｅ（）； ｝ ｃａｔｃｈ （Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ ｅ） ｛ ｅ．ｐｒｉｎｔＳｔａｃｋＴｒａｃｅ（ ）； ｝ ｒｅｔｕｒｎ ｉｍｇｓ； ｝
（Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ）． Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ－ Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇｒａｐｈｉｃｓ （ＰＮＧ）： Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ． ＩＳＯ／ＩＥＣ， １５９４８：２００３（Ｅ）．
表 ４ 用程序导入 ＰＮＧ 图像统计（ １）
表 ５ 用程序导入 ＰＮＧ 图像统计（ ２）
由实验统计数据可知： 本文算法导入一张 ＰＮＧ 图像所需时间大于 Ｊ２ＭＥ 提供算法所需时间， 并且随 着导入 ＰＮＧ 图像数量的增加效率明显降低； 但若一 次导入多张图像， 本文算法所需时间小于是 Ｊ２ＭＥ 提 供算法所需时间， 并且随着导入 ＰＮＧ 图像数量的增 加效率略有提高。可见本文算法在一次性导入多张 ＰＮＧ图像时有更好的表现。
１ Ｐ ＮＧ 图像格式
１．１ ＰＮＧ 文件签名域 ＰＮＧ 文件的签名域由 ８ 个字节组成， 用来标识
该 文 件 是 否 是 ＰＮＧ 文 件 。 该 签 名 域 的 值 是 ： ０ｘ８９、 ０ｘ５０、０ｘ４Ｅ、０ｘ４７、０ｘ０Ｄ、０ｘ０Ａ、０ｘ１Ａ、０ｘ０Ａ。 １．２ ＰＮＧ 文件数据块的结构
ＰＮＧ文件数据块的结构［３］如表 １ 所示：
这个过程主要的 Ｊ２ＭＥ 源代码如下：
ｆｉｎａｌ ｓｔａｔｉｃ Ｓｔｒｉｎｇ［］ ＲＥＳＥＲＶＥＤ ＝ ｎｅｗ Ｓｔｒｉｎｇ［］ ｛＂ＩＨＤＲ＂， ＂ＰＬＴＥ＂， ＂ＩＤＡＴ＂， ＂ＩＥＮＤ＂， ＂ｔＲＮＳ＂｝； ／／本 例 中 保 留 的 ｐｎｇ 数 据块
ｆｉｎａｌ ｓｔａｔｉｃ ｂｙｔｅ［］ ＰＮＧ＿ＳＩＧＮ ＝ ｎｅｗ ｂｙｔｅ［］ ｛ （ｂｙｔｅ） ０ｘ８９， （ｂｙｔｅ） ０ｘ５０， （ｂｙｔｅ） ０ｘ４Ｅ， （ｂｙｔｅ） ０ｘ４７， （ｂｙｔｅ） ０ｘ０Ｄ， （ｂｙｔｅ） ０ｘ０Ａ， （ｂｙｔｅ） ０ｘ１Ａ， （ｂｙｔｅ） ０ｘ０Ａ｝； ／／ｐｎｇ 图像的签名域