JPEG编码器实验报告代码分析
图像编码实验报告
图像编码实验报告图像编码实验报告一、引言图像编码是一项重要的技术，它可以将图像数据进行压缩和传输，以节省存储空间和传输带宽。
本实验旨在探究图像编码的原理和方法，并通过实验验证不同编码算法的性能和效果。
二、实验目的1. 理解图像编码的基本原理和概念；2. 掌握JPEG和PNG两种常见的图像编码算法；3. 分析和比较不同编码算法的压缩率和图像质量。
三、实验过程1. 实验环境搭建在本实验中，我们使用MATLAB软件进行图像编码实验。
首先，安装MATLAB 并导入实验所需的图像处理工具箱。
2. 图像压缩选择一张分辨率较高的彩色图像作为实验对象。
首先，使用JPEG编码算法对图像进行压缩。
在压缩过程中，可以调整压缩比例参数，观察压缩后图像的质量变化。
然后，使用PNG编码算法对同一张图像进行压缩，并比较JPEG和PNG 两种算法的压缩率和图像质量。
3. 实验结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：- JPEG算法在高压缩比下会出现明显的失真，但在适当的压缩比下可以获得较好的图像质量；- PNG算法在压缩过程中不会导致明显的失真，但压缩率相对较低。
四、实验讨论1. 图像编码的原理图像编码是将图像数据转换为二进制码流的过程。
常见的图像编码方法包括无损编码和有损编码。
无损编码可以完全还原原始图像，但压缩率较低；有损编码可以获得较高的压缩率，但会引入一定的失真。
2. JPEG编码算法JPEG是一种常用的有损图像编码算法。
它采用离散余弦变换（DCT）将图像从空间域转换为频域，并通过量化和熵编码实现压缩。
JPEG算法在高频部分进行较大幅度的量化，从而实现高压缩率，但也导致了明显的失真。
3. PNG编码算法PNG是一种无损图像编码算法。
它采用预测编码和差分编码的方法，将图像数据转换为无损的二进制码流。
PNG算法在压缩过程中不引入明显的失真，但压缩率相对较低。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了图像编码的原理和方法，并通过实验验证了JPEG和PNG两种编码算法的性能和效果。
编码器 实验报告
编码器实验报告编码器实验报告引言编码器是一种重要的数字电路设备，用于将输入的信息转换为特定的编码形式。
在现代科技发展中，编码器广泛应用于通信、计算机、电子设备等领域。
本实验旨在通过设计和实现一个简单的编码器电路，深入了解编码器的原理和应用。
实验目的1. 了解编码器的基本原理和分类；2. 学习编码器的设计方法和实现技巧；3. 掌握编码器的应用场景和使用方法。
实验原理编码器是一种多对一的数字电路设备，通过对输入信号进行编码，将多个输入状态映射为唯一的输出状态。
常见的编码器有优先编码器、旋转编码器、格雷码编码器等。
1. 优先编码器优先编码器是一种将多个输入状态按照优先级进行编码的设备。
当多个输入同时有效时，只有优先级最高的输入被编码输出。
优先编码器常用于优先级译码器和多路选择器中。
2. 旋转编码器旋转编码器是一种通过旋转操作来改变输出状态的设备。
它通常由一个旋转轮和两个感应器组成，感应器用于检测旋转轮的方向和速度。
旋转编码器常用于旋钮、鼠标滚轮等设备中。
3. 格雷码编码器格雷码编码器是一种将二进制输入信号转换为格雷码输出信号的设备。
格雷码是一种特殊的二进制编码形式，相邻的两个码字只有一位不同，避免了二进制编码中的多位错误。
格雷码编码器常用于数字显示器、光电编码器等设备中。
实验过程本实验以优先编码器为例，设计和实现一个4输入优先编码器电路。
1. 确定输入和输出端口根据实验要求，我们需要设计一个4输入优先编码器，因此需要确定4个输入端口和1个输出端口。
2. 绘制逻辑电路图根据优先编码器的原理，我们可以绘制出如下的逻辑电路图：（图略）3. 确定逻辑门类型根据逻辑电路图，我们可以确定每个逻辑门的类型。
在本实验中，我们选择使用与门和或门。
4. 搭建电路实验平台根据逻辑电路图，我们可以搭建实验平台，连接逻辑门和输入输出端口。
5. 进行实验测试将不同输入信号输入到优先编码器中，观察输出信号的变化。
测试不同输入组合下的编码输出结果。
JPEG图像压缩与编码解析
1 背景介绍
2 JPEG算法的主要计算步骤
2.JPEG压缩编码算法的主要计算步骤
(1) 正向离散余弦变换(FDCT) (2) 量化(quantization) (这一步出现了信息的损失) (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)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(entropy coding)
JPEG图像压缩与编码
姓名：李攀攀 石亚文 石磊 (13720837) (13720851) (13720853)
课程：信号处理技术
JPEG图像压缩与编码目录
1 背景介绍 1.1 为什么进行图像的压缩 1.2 JPEG是什么 1.3 JPEG算法概要 2 JPEG算法的主要计算步骤 2.1 离散余弦变换 2.2 量化 2.3 Z字形编排 2.4 熵编码 3 仿真结果展示
2018年10月18日
JPEG图像压缩与编码
1 背景介绍
1.1 为什么进行图像压缩
第一，压缩的必要性：
图象和视频通常在计算机中表示后会占用非常大的空间，而 出于节省硬盘空间的考虑，往往要进行压缩。同时，传输过程中 ，为了节省珍贵的带宽资源和节省时间，也迫切要求压缩。图像 编码与压缩从本质上来说就是对要处理的图像源数据按一定的规 则进行变换和组合，从而达到以尽可能少的代码（或符号）来表 示尽可能多的数据信息。
ImageSharp源码详解之JPEG编码原理（1）JPEG介绍
ImageSharp源码详解之JPEG编码原理（1）JPEG介绍最近在看GitHub上的⼀个很⽕的项⽬是：。
这是⼀个纯.net core的图像处理库，没有使⽤其他的任何依赖。
在看这个项⽬过程中激发了我对图像⽂件编码解码的兴趣。
于是从最简单的BMP图像开始看，到GIF格式卡了⼀段时间（主要卡在lzw编码过程和数据块中），到最后的JPEG格式（PNG格式不打算看了），经历了半个⽉时间才梳理出个⼤概。
趁着这个热乎劲，我想写下关于JPEG格式的系列⽂章，⽂章⽬录暂定如下：ImageSharp源码详解之JPEG压缩原理（4）量化ImageSharp源码详解之JPEG压缩原理（6）C#源码解析及调试技巧1.JPEG介绍JPEG（Joint Photographic Experts Group）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（The International Telegraph and Telephone Consultative Committee）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。
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：1有损的离散余弦变换（Discrete Cosine Transform，DCT）；2 ⽆损的预测技术压缩。
数据编码⽅法：1哈夫曼编码；2算术编码；编码模式：1基于DCT顺序模式：编/解码通过⼀次扫描完成；2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；3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；4层次模式：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。
JPEG编码
JPEG压缩任课教师: 赵明华专业: 计算机科学与技术姓名: 张梦龙学号: 3060911073班级: 计063计算机学院2009年11月一、实验名称JPEG压缩二、实验目的通过对图像的JPEG压缩来加深理解JPEG压缩原理，明确过程，掌握压缩JPEG压缩这种方法。
三、实验原理分块采样：JPEG压缩首先是对图像（实验中用的是灰度图像）的每一帧中各分量信号进行单独采样。
采样时，当一帧图像信号输入到编码器时，编码器立即将其进行分解处理，这称为帧改组。
在帧改组中，首先得到16*16个采样点的宏区块，然后再得到8*8个采样点的像块。
FDCT变换：经过帧重组和采样，视频图像的各分量信号变为一个8*8的样值矩阵，再经过离散余弦变换。
它是一种傅里叶变换，任何连续的实对称函数，采用傅里叶变换后，就只含余弦项。
量化：经过DCT变换后的F矩阵中的各DCT系数间的相关性已经显现出来，即左上角的系数值大，而右下角的系数值小。
这样，进行量化后，增加右下角的“0”值系数，从而进一步提高F矩阵的相关性，为数据压缩进一步提供了条件。
这种量化也就是按照某种要求将F矩阵中的各系数值按不同的比例减小，显然量化是图像质量下降的最主要原因。
Zig-Zag扫描：Zig-Zag扫描采用的是Z字形扫描方式，这主要是因为，在量化后的DCT系数矩阵中，非0的数据主要都集中于矩阵的左上角。
游程编码(RLC)：RLC的方法是将扫描得到的一维数组序列，转换为一个由二维数组组成的数组序列，其中run表示连续0的长度，level表示这串连续0之后出现的一个非零值，后面所有剩余的连续0，用符号EOB来代表。
四、实验内容在MATLAB环境下：读入一副图像，进行JPEG压缩，包括分块采样、FDCT变换、量化、Zig-Zag扫描和游程编码。
五、实验源程序%jpeg.ma=imread('private_jet.jpg');b=rgb2gray(a);fun=@dct2;c=blkproc(b,[8 8],fun);%Q表示量化矩阵Q = [16,11,10,16,24,40,51,61;12,12,14,19,26,58,60,55;14,13,16,24,40,57,69,56;14,17,22,29,51,87,80,62;18,22,37,56,68,109,103,77;24,35,55,64,81,104,113,92;49,64,78,87,103,121,120,101;72,92,95,98,112,100,103,99];d=blkproc(c,[8 8],'round(x./P1)',Q);%显示图像subplot(2,2,1);imshow(a);title('initial');subplot(2,2,2);imshow(b);title('gray');subplot(2,2,3);imshow(c);title('dct')subplot(2,2,4);imshow(d);title('quantify');%显示压缩情况[m,n]=size(b);J=blk(d);disp('原始图像大小');whos('a');disp('灰度图像大小');whos('b');disp('压缩图像大小');whos('J');disp('灰度压缩比例');disp(m*n/length(J));%blk.m%分块采样function Y=blk(X)[m,n]=size(X);Y=[];for i=1:1:ceil(m/8)for j=1:1:ceil(n/8)for p=1:1:8for q=1:1:8Temp(p,q)=X((i-1)*8+p,(i-1)*8+q);endend%进行之字型扫描和游程编码Y=[Y ZiZag_RLE(Temp)];endend%ZiZag_RLE.m%之字形扫描和游程编码function Y=ZiZag_RLE(X)%之字形扫描%X=[0,1,2,0,0,5,6,7;% 0,0,0,0,13,14,15,0;% 16,17,18,19,20,21,22,23;% 24,25,26,27,28,29,30,31;% 32,33,34,35,36,37,38,39;% 40,41,42,43,0,0,0,0;% 48,49,50,0,0,0,0,0;% 56,57,0,0,0,0,0,0]Z=[]; %Z为之字形扫描的结果%00；01，10；20，11，02；03，12，21，30；...%以上为数组的下标，以分号相隔，分成几组,组号从2开始，共有15组p=2; %表示进行的第几组扫描while p<10if ((p/2)-floor(p/2))==0 %如果组号为偶数时a=p-1;for k=1:1:a %k表示组中的第几个，从0开始if k==1i=p-1;j=1;elsei=i-1;j=j+1;endZ=[Z X(i,j)];endelse %如果组号为奇数时a=p-1;for k=1:1:aif k==1i=1;j=p-1;elsei=i+1;j=j-1;endZ=[Z X(i,j)];endendp=p+1;endwhile p<17if ((p/2)-floor(p/2))==0 %如果组号为偶数时for k=1:1:(17-p) %k表示组中的第几个，从0开始if k==1i=8;j=p-8;elsei=i-1;j=j+1;endZ=[Z X(i,j)];endelse %如果组号为奇数时for k=1:1:(17-p)if k==1i=p-8;j=8;elsei=i+1;j=j-1;endZ=[Z X(i,j)];endendp=p+1;end%游程编码Y=[];num=0;for i=1:length(Z)if Z(i)==0num=num+1;elseY=[Y num Z(i)];num=0;endend六、实验小结通过本次实验，式我对JPEG压缩的原理和过程有了进一步的认识：在JPEG压缩实验中将灰度图像分解成8*8的矩阵，再对每一个8*8的矩阵采用DCT变换、量化处理、之字形扫描和游程编码，最后得到需要的结果，也就是游程编码。
jpeg算法实验报告
jpeg算法实验报告JPEG算法实验报告摘要：本实验旨在研究和分析JPEG（Joint Photographic Experts Group）算法的原理和应用。
通过实验，我们对JPEG算法的压缩效果、图像质量和压缩比进行了评估，并对其优缺点进行了探讨。
实验结果表明，JPEG算法在图像压缩方面具有较高的效率和广泛的应用前景。
一、引言JPEG算法是一种广泛应用于图像压缩的算法，它通过对图像进行离散余弦变换（DCT）和量化处理来实现压缩。
JPEG算法以其高效的压缩率和较好的图像质量而在图像处理领域得到广泛应用。
本实验将通过实际操作和实验数据来验证JPEG算法的有效性和优势。
二、实验方法和步骤1. 实验环境和工具：使用MATLAB软件进行实验，选择合适的图像进行处理和压缩。
2. 实验步骤：a. 选择一幅高分辨率的彩色图像作为实验对象。
b. 将图像转换为YCbCr颜色空间，以便进行离散余弦变换。
c. 对图像进行离散余弦变换，得到频域图像。
d. 对频域图像进行量化处理，降低高频分量的精度。
e. 对量化后的图像进行反量化和反离散余弦变换，得到压缩后的图像。
f. 计算压缩后图像与原始图像之间的均方差（MSE）和峰值信噪比（PSNR），评估图像质量。
g. 计算压缩比，评估压缩效果。
三、实验结果和分析在实验中，我们选择了一张分辨率为1920x1080的彩色图像进行处理和压缩。
经过JPEG算法的处理，我们得到了压缩后的图像，并计算了MSE、PSNR和压缩比等指标。
1. 图像质量评估通过计算MSE和PSNR，我们可以评估压缩后图像的质量。
实验结果显示，经过JPEG算法压缩后的图像，MSE较小，PSNR较高，表明图像质量较好。
这是因为JPEG算法通过量化处理，减少了高频分量的细节信息，但保留了图像的主要特征，使得图像在视觉上仍然保持较高的质量。
2. 压缩效果评估通过计算压缩比，我们可以评估JPEG算法的压缩效果。
实验结果显示，JPEG 算法在保持较高图像质量的前提下，能够实现较高的压缩比。
编码器功能测试实训报告
一、实验背景编码器是一种将输入信号转换为特定编码形式的设备，广泛应用于数字电路、计算机控制等领域。
本次实训旨在通过实际操作，掌握编码器的原理、设计方法以及功能测试方法，提高对数字电路的理解和动手能力。
二、实验目的1. 理解编码器的原理和功能；2. 掌握编码器的设计方法；3. 学会使用Logisim等软件进行编码器的设计与仿真；4. 熟悉编码器的功能测试方法。
三、实验原理编码器将输入信号的某种编码形式转换为另一种编码形式，常见的编码器有二进制编码器、十进制编码器等。
本实训主要研究二进制编码器，其基本原理是将输入信号的0和1转换为二进制编码输出。
四、实验内容1. 编码器设计：使用Logisim软件设计一个5输入、3输出的二进制编码器。
2. 电路仿真：将设计的编码器电路在Logisim中进行仿真，观察输出结果。
3. 功能测试：对编码器进行功能测试，验证其正确性。
五、实验步骤1. 设计编码器电路（1）根据编码器原理，设计输入端和输出端电路，确定输入端和输出端之间的关系。
（2）在Logisim中搭建电路，包括输入端、输出端和中间电路。
（3）将输入信号分别设置为0和1，观察输出结果。
2. 电路仿真（1）在Logisim中运行仿真，观察编码器电路的输出结果。
（2）对比输入信号和输出结果，验证编码器电路的正确性。
3. 功能测试（1）根据真值表，设计测试用例，包括输入信号和预期输出结果。
（2）在Logisim中输入测试用例，观察实际输出结果。
（3）对比实际输出结果和预期输出结果，验证编码器功能。
六、实验结果与分析1. 编码器电路设计根据编码器原理，设计了一个5输入、3输出的二进制编码器电路。
电路中使用了与门、或门、非门等基本逻辑门，实现了输入信号到输出信号的转换。
2. 电路仿真在Logisim中运行仿真，观察编码器电路的输出结果。
当输入信号分别为0和1时，输出结果符合预期，说明编码器电路设计正确。
3. 功能测试根据真值表，设计了测试用例，包括输入信号和预期输出结果。
编码器实验报告
编码器实验报告编码器实验报告引言在现代信息技术的发展中，编码器扮演着至关重要的角色。
编码器是一种将输入信息转换为特定格式的设备或程序，它可以将信息从一种形式转换为另一种形式，以便于存储、传输或处理。
本实验旨在探索不同类型的编码器以及它们在实际应用中的作用和效果。
一、数字编码器数字编码器是将模拟信号转换为数字信号的设备。
在本次实验中，我们使用了一种常见的数字编码器——脉冲编码器。
脉冲编码器通过将连续的模拟信号转换为离散的数字脉冲信号来实现。
在实验中，我们使用了编码器将音频信号转换为数字信号，并通过计算机进行处理和分析。
实验结果表明，数字编码器能够准确地捕捉到原始音频信号的细微变化，并将其转换为数字形式，方便后续的存储和处理。
二、图像编码器图像编码器是将图像信号转换为特定格式的设备或程序。
在本次实验中，我们使用了一种常见的图像编码器——JPEG编码器。
JPEG编码器通过对图像进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现图像的高效传输和存储。
实验结果表明，JPEG编码器能够在保持图像质量的同时，大幅度减少图像文件的大小，提高图像传输和存储的效率。
三、视频编码器视频编码器是将视频信号转换为特定格式的设备或程序。
在本次实验中，我们使用了一种常见的视频编码器——H.264编码器。
H.264编码器是一种高效的视频压缩技术，通过对视频信号进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现高质量视频的传输和存储。
实验结果表明，H.264编码器能够在保持视频质量的同时，大幅度减少视频文件的大小，提高视频传输和存储的效率。
四、语音编码器语音编码器是将语音信号转换为特定格式的设备或程序。
在本次实验中，我们使用了一种常见的语音编码器——MP3编码器。
MP3编码器通过对语音信号进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现高质量语音的传输和存储。
实验结果表明，MP3编码器能够在保持语音质量的同时，大幅度减少语音文件的大小，提高语音传输和存储的效率。
多媒体技术——JPEG图像块处理实验报告
计算机科学系实验报告（首页）
课程名称多媒体技术班级
实验名称JPEG图像块处理教导教师
姓名学号日期
一、实验目的
1．掌握JPEG的处理原理；
2．熟知DCT变换方法；
3．掌握JPEG所采用的行程编码、霍夫曼编码、差分编码等压缩技术；
二、实验设备与环境
Microsoft VC++6.0，Windows XP，
三、实验内容、程序清单及运行结果
实验步骤：
1．进入编程环境，打开VC++，运行工作区，然后找到“jpegEncoder.dsw”
文件，点击打开，如图：
运行，如图：
2、点击“开始”—“运行”出现下图，输入“cmd”，点击“确定”
将出现如下图所示：
3、、输入以下代码：
如图bmp格式的图片就转化成.Jpg的格式了~如图：
4、若要将.jpg格式的图片转化成.bmp格式的图片，打开VC++，运行工作区，然后找到“JpegDecoder.dsw”文件，点击打开，
再在编码程序中输入以下代码：
.jpg格式的图片转回.bmp格式的图片，如图所示：
实验完毕
四、实验结论、实验体会
实验结论：实现DCT变换方法，将.bmp格式的图片与.jpg格式的图
片相
互转化
实验体会：这是多媒体技术的实验，是自己通过看视频刚，然后跟着做的，比较顺利的完成了，也实现了格式间的转换，这次实验让我们知道如何将图片格式实现转换。
jpeg
JPEG 静图像压缩实验一、实验目的1 了解数字图像压缩的一类方法。
2 掌握2D快速DCT变换的算法。
二、实验原理JPEG 标准是面向连续色调静止图像的图像压缩标准。
它定义了多种类型的工作模式，其中最基本的是基于8×8块的 DCT 变换的顺序编码。
就是将一帧图像分为8×8的数据块单元，按照从左至右、自上而下的顺序对“块流”编码，其编码，解码的框图如下：按照如上框图实现一帧图像的压缩编码和解码。
1.DCT 变换数字表达式为：二维 DCT 变换从表达式看具有可分离性，即可以分解为行和列的一维DCT 变换的组合运算。
另一种 2D 快速余弦变换是把8×8的块分成更小的子块，直接对二维数据块操作。
2.量化量化的表达式为：其中 g_scale 是量化因子。
对 DC 系统，g_scale 恒为8；对 AC 系数，它可以是1～30 的整数。
是上式四舍五入取整的结果，称为量化系数。
Q（U,V）是量化矩阵。
3.熵编码a.DC 系统的编码。
DC系统编码的基本步骤为：1）以初始值为128，对相邻块的DC 系统作差分：DIFFj=DCj-DCj-1;2）将差分值改写为〔size，value〕(〔尺寸，幅值〕)的符号对。
3）对该符号对编码。
b.AC 系数的编码。
AC系数编码的基本步骤为：1）以块为单位，从 AC01 开始，对块内的量化数据进行Z 字形行程扫描。
记下两T 非零值的大小和其间连续零的个数。
2）将扫描结果改写为〔runlength，level〕(〔行程长，幅值〕)的符号对；其中 runlength 表示该非零值和它前一个值之间零的个数，以 EOB 标识一个块的扫描结果。
3）对上面的符号对编码。
若符号对在表中查不到对应码字时，以 ESC 码表示，然后对 runlength 和 level 编码。
4.对编码后的图像数据进行解码。
三、代码分析1、编码//输入压缩文件名，初始化DCT变换矩阵cm、cninit(stream,cm,cn);//从AC.TAB和DC.TAB两个文件生成AC表和DC表，存入数组；get_ac_table(ac_size,ac_code);get_dc_table(dc_size,dc_code);//分成8×8的块for(i=0;i<m_nHeight;i++)for(j=0;j<m_nWidth;j++){source[i][j]=m_pDibBits[(m_nHeight-1-i)*m_nWidth_Step+j];}for(i=0;i<m_nHeight/8;i++){for(j=0;j<m_nWidth/8;j++){for(l=0;l<=7;l++)for(k=0;k<=7;k++)buffer[l][k]=double(source[i*8+l][j*8+k])-128;//以8×8为样本单位进行DCT变换dct(buffer,cm,cn);//以8×8为样本单位进行量化quan(buffer,Q_matrix);//以8×8为样本单位进行Z型编码scan(cof,buffer,pot_x,pot_y);//以8×8为样本单位进行熵编码encode(dc_size,dc_code,ac_size,ac_code,stream,totallen,buflen,sbuf,cof,predc);}}writeend(stream,totallen,sbuf,buflen);fclose(stream);2、解码//将JPEG压缩图像数据写入wp.tmp文件中while(!feof(infp)){fread(&temp,1,1,infp);if(temp==0xff){fread(&temp,1,1,infp);if(temp==0xd9) break;temp = 0xff;}fwrite(&temp,1,1,stream);}for(i=0;i<(m_nHeight/8);i++){for(j=0;j<(m_nWidth/8);j++){//以8×8为样本单位进行熵解码decode();//以8×8为样本单位进行反Z型编码iscan(buffer);//以8×8为样本单位进行逆量化iquan(buffer,Q_matrix);//以8×8为样本单位进行逆DCT变换idct(buffer,cm,cn);//将结果存入trans矩阵中for(l=0;l<=7;l++)for(k=0;k<=7;k++){gray=(unsigned char)(buffer[l][k]+0.5);trans[i*8+l][j*8+k]=gray;}}}四、实验结果开始界面：输入要生成的文件名：编码结果：五、思考题1.计算图像的压缩比，并比较原图像的效果。
编码器实验报告
一、实验目的1. 理解编码器的基本原理和功能。
2. 掌握编码器的使用方法，包括硬件连接和软件编程。
3. 通过实验验证编码器的性能，包括分辨率、精度和响应速度等。
二、实验原理编码器是一种将机械位移转换为数字信号的传感器，广泛应用于自动化控制领域。
根据编码器的类型，可以分为增量式编码器和绝对式编码器。
本次实验主要针对增量式编码器进行探讨。
增量式编码器通过检测编码盘上标记的条纹，将机械位移转换为脉冲信号，从而实现位移的数字化。
编码器的主要参数包括分辨率、精度、响应速度等。
三、实验设备1. 编码器：增量式编码器2. 控制器：PLC（可编程逻辑控制器）3. 电机：步进电机4. 传感器：光电传感器5. 电脑：用于编程和监控四、实验步骤1. 编码器与控制器的连接（1）将编码器的A、B、Z三个引脚分别连接到控制器的对应输入端。
（2）将编码器的电源线连接到控制器提供的电源接口。
（3）将编码器的地线连接到控制器提供的地线接口。
2. 编码器与电机的连接（1）将电机的电源线连接到控制器提供的电源接口。
（2）将电机的控制线连接到控制器提供的控制接口。
3. 编码器与传感器的连接（1）将传感器的电源线连接到控制器提供的电源接口。
（2）将传感器的控制线连接到控制器提供的控制接口。
4. 编程（1）打开PLC编程软件，创建一个新的项目。
（2）在项目中添加编码器模块，设置编码器的参数，如分辨率、起始脉冲等。
（3）编写程序，实现电机控制、编码器读取等功能。
（4）下载程序到控制器。
5. 监控（1）启动控制器，运行程序。
（2）观察电脑上的监控界面，实时查看编码器的输出信号、电机运行状态等信息。
（3）调整编码器的参数，观察对实验结果的影响。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，验证了编码器在控制电机过程中的性能。
实验结果显示，编码器能够准确地检测电机的位移，实现了对电机运动的精确控制。
2. 结果分析（1）分辨率：编码器的分辨率越高，输出的脉冲信号越细腻，控制精度越高。
JPEG图像压缩与编码解析
JPEG图像压缩与编码解析JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种常用的图像压缩和编码解析标准，该标准广泛应用于数字照片、网络图片和图像传输等领域。
JPEG算法可以显著降低图像文件的大小，同时尽量保持图像质量。
本文将详细介绍JPEG图像压缩和编码解析的原理和过程。
JPEG图像压缩的原理基于人类视觉系统的特性和图像中的统计特征。
人类对于低频信息（即图像中变化较慢的部分）更加敏感，而对于高频信息（即图像中变化较快的部分）相对不敏感。
此外，图像中的相邻像素之间往往存在一定的相关性。
基于这些特点，JPEG算法通过以下步骤对图像进行压缩：1.颜色空间的转换：首先将图像从RGB颜色空间转换为YCbCr颜色空间。
Y分量表示图像的亮度信息，Cb和Cr分量表示图像的色度信息。
由于人眼对亮度更敏感，将图像转换为YCbCr颜色空间有助于后续的压缩过程。
2.图像的分块和变换：将图像分成8×8的非重叠块，并对每个块进行离散余弦变换（DCT）。
DCT将图像从时域转换到频域，得到每个块的频域系数。
DCT变换后的系数中的低频分量较多，而高频分量较少。
3.频域系数的量化：对DCT变换后的系数进行量化，即将系数值映射为离散的量化值。
量化表决定了量化的精度，不同的量化表会导致不同的图像质量和压缩比。
量化的目的是通过舍弃高频分量来减少数据量。
4.熵编码：将量化后的频域系数使用熵编码进行压缩。
熵编码根据频域系数的统计特性对其进行编码，利用出现概率较高的系数使用较短的编码，出现概率较低的系数使用较长的编码，从而有效地压缩数据。
JPEG编码解析的过程与压缩相反，主要包括以下步骤：1.熵解码：将压缩后的数据进行熵解码，还原频域系数。
2.逆量化：对解码后的频域系数进行逆量化操作，将量化的系数还原为DCT变换后的系数。
3.逆变换：对逆量化后的系数进行逆离散余弦变换（IDCT），将频域的系数还原为时域的像素值。
实验4JPEG压缩编解码的实现
实验4JPEG压缩编解码的实现实验四JPEG压缩编解码的实现实验目的：使学生掌握DIB文件和JPEG文件的读写过程，能够在程序中打开DIB文件或JPEG文件，可以进行DIB文件和JPEG文件之间的格式转换。
实验环境：具有多媒体处理功能的计算安装有Windows操作系统，安装有Visual c++6.0程序设计软件。
实验要求：学习相关理论指导，掌握相关程序设计知识；按照实验步骤要求完成程序设计任务，书写实验报告，试验报告中要求包含程序实现的主要程序代码。
实验内容和实验步骤：1）创建基于单文档的应用程序:RWJpegExp,并支持窗口滚动2）为项目添加CJpeg类和jpeglib2库文件3）通过“Project/Settings…”菜单，选中Link选项卡如下设置：4）利用ClassWaizard重载CwinApp的OnFileOpen（）函数。
void CRWJpegExpApp::OnFileOpen(){// TODO: Add your command handler code hereCString szOpenFilter = "图象文件|*.bmp; *.dib; *.jpg; *.jpe; *.jpeg; |位图文件(*.bmp;*.dib)|*.bmp; *.dib|JPEG文件(*.jpg;*.jpe;*.jpeg)|*.jpg; *.jpe; *.jpeg|All Files (*.*)|*.*||";CFileDialog FileDlg(TRUE, "*.bmp", NULL, OFN_HIDEREADONLY | OFN_OVERWRITEPROMPT, szOpenFilter);if (FileDlg.DoModal() == IDOK)OpenDocumentFile(FileDlg.m_ofn.lpstrFile);}5）利用ClassWaizard重载CRWJpegExpDoc类的的OnOpenDocument（）函数。
编码提取实验报告
一、实验目的1. 理解编码提取的基本概念和原理。
2. 掌握编码提取的方法和步骤。
3. 提高对图像、声音等数据信息处理的技能。
二、实验原理编码提取是指将原始数据经过编码处理，提取出有用的信息。
在图像、声音等数据信息处理中，编码提取是一种常见的技术。
通过对原始数据进行编码，可以降低数据冗余，提高传输效率，便于后续处理。
三、实验设备与材料1. 计算机：一台具有较高性能的计算机，用于实验操作。
2. 编码提取软件：例如JPEG、MP3等。
3. 原始数据：图像、声音等数据。
四、实验步骤1. 准备实验数据（1）收集实验所需的原始数据，如图像、声音等。
（2）将原始数据转换为适合编码提取的格式。
2. 编码提取（1）选择合适的编码算法，如JPEG、MP3等。
（2）对原始数据进行编码处理，提取有用信息。
（3）观察编码提取后的数据，分析提取效果。
3. 编码提取效果评估（1）比较原始数据与编码提取后的数据，分析提取效果。
（2）评估编码提取算法的压缩比、失真度等指标。
4. 实验结果分析（1）分析实验数据，总结编码提取的优缺点。
（2）针对实验中发现的问题，提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）原始图像：图像清晰，细节丰富。
（2）编码提取后的图像：图像清晰度降低，但大小缩小。
（3）原始音频：音频质量较高，音质清晰。
（4）编码提取后的音频：音频质量降低，但大小缩小。
2. 分析（1）编码提取后的图像清晰度降低，但大小缩小，有利于数据传输和存储。
（2）编码提取后的音频质量降低，但大小缩小，有利于数据传输和存储。
（3）实验结果表明，编码提取技术可以有效地降低数据冗余，提高传输效率。
六、实验结论1. 编码提取技术可以有效地降低数据冗余，提高传输效率。
2. 选择合适的编码算法对提取效果有重要影响。
3. 实验过程中发现，编码提取后的数据质量有所降低，但大小缩小，有利于数据传输和存储。
七、实验总结本次实验通过编码提取技术，对原始数据进行处理，降低了数据冗余，提高了传输效率。
JPEG编码器实验报告代码分析
实验报告1.实验目的通过阅读JPEG编码器代码，了解编码原理、编码过程和代码实现。
2.实验要求（1）详细阅读JPEG编码器代码，结合编码原理，了解整个代码实现的过程（2）输入bmp文件，在VC6.0下跑通代码，查看编码器的压缩倍数（3）对有些模块进行单步跟踪调试，详细了解其过程3.实验原理JPEG编码的基本过程如下（1）像素阵列分块（分为8*8小块）（2）进行DCT离散余弦变换（3）进行Z字形扫描，将二维阵列变为一维数列（4）进行量化（5）熵编码（Huffman编码）（6）封装为JPG文件本次试验所用bmp转jpg编码器的编码步骤页脚内容1（1）读取bmp文件信息，创建并打开jpg文件（2）8*8分块及色彩空间变换（RGB转YCbCr）（3）快速离散余弦变换FDCT（4）量化（5）Z字形扫描（6）使用差分脉冲编码调制对直流系数DC进行编码（7）使用游程长度编码对交流系数AC编码（8）霍夫曼熵编码4.代码分析整个代码过程可分为三个部分（1）文件操作（2）对编码所用信息表进行初始化（int_all）（3）主编码器进行编码(main_encoder)主函数分析int main(int argc, char *argv[])页脚内容2{char BMP_filename[64];char JPG_filename[64];WORD width_original,height_original; //the original image dimensions, // before we made them divisible by 8BYTE len_filename;bitstring fillbits; //filling bitstring for the bit alignment of the EOI(end of image) marker if (argc>1) {strcpy(BMP_filename,argv[1]);if (argc>2)strcpy(JPG_filename,argv[2]);else {// replace ".bmp" with ".jpg"strcpy(JPG_filename, BMP_filename);len_filename=strlen(BMP_filename);strcpy(JPG_filename+(len_filename-3),"jpg");//从后三位开始拷贝jpg.}页脚内容3}elseexitmessage("Syntax: enc fis.bmp [fis.jpg]");//BMP_filename="";load_bitmap(BMP_filename, &width_original, &height_original);//加载bmp文件信息fp_jpeg_stream = fopen(JPG_filename,"wb");//创建jpg文件流init_all();//初始化函数，初始化量化、霍夫曼及亮度色差转换表等，为编码做准备SOF0info.width = width_original;SOF0info.height = height_original;//写入图像的宽和高writeword(0xFFD8); // SOI，写入图像开始标志write_A PP0info();// write_comment("Cris made this JPEG with his own encoder"); write_DQTinfo();//写入量化表write_SOF0info();//写入帧开始write_DHTinfo();//写入霍夫曼表页脚内容4write_SOSinfo();//写入扫描开始信息// init global variablesbytenew = 0; // current bytebytepos = 7; // bit position in this bytemain_encoder();//主编码函数// Do the bit alignment of the EOI markerif (bytepos >= 0){fillbits.length = bytepos + 1;fillbits.value = (1<<(bytepos+1)) - 1;writebits(fillbits);}writeword(0xFFD9); // EOI写入图像结束标志free(RGB_buffer);页脚内容5free(category_alloc);free(bitcode_alloc);fclose(fp_jpeg_stream);}init_all()函数分析void init_all(){set_DQTinfo();//设置量化表信息，进行Z字形重排set_DHTinfo();//设置霍夫曼表信息init_Huffman_tables();//初始化霍夫曼表set_numbers_category_and_bitcode();//设置数值类别及编码值precalculate_YCbCr_tables();//计算RGB转YCbCr表prepare_quant_tables();//准备量化表}main_encoder()函数分析void main_encoder() //页脚内容6{SWORD DCY = 0, DCCb = 0, DCCr = 0; //DC系数用来作差分编码，实际编码为两个8*8小块DC 系数之差WORD xpos, ypos;for (ypos=0; ypos<height; ypos+=8){for (xpos=0; xpos<width; xpos+=8)//对图像进行8*8块数据扫描{load_data_units_from_RGB_buffer(xpos, ypos); //载入数据//即读取一个8*8数据块并进行RGB到YCbCr转化process_DU(YDU, fdtbl_Y, &DCY, YDC_HT, YAC_HT);//亮度Y编码process_DU(CbDU, fdtbl_Cb, &DCCb, CbDC_HT, CbAC_HT); //色差Cb编码process_DU(CrDU, fdtbl_Cb, &DCCr, CbDC_HT, CbAC_HT);//色差Cr编码//参数依次为：待编码单元，量化表，DC系数，直流霍夫曼表，交流霍夫曼表// process_DU为主要编码函数，进行了DCT变换，Z字形重排，对DC系数差分脉冲调制AC系数变长游程编码后，再进行霍夫曼编码}}页脚内容7}5.实验结果1 Bmp原图1024*683，大小2.00M页脚内容82 在量化表信息里设置scalefactor = 50（参考值）1024*683，大小143KB，压缩率14.32倍，图像质量无明显下降页脚内容93 在量化表信息里设置scalefactor =500，1024*683，大小59.9KB，压缩率34.19倍，图像质量有明显下降页脚内容10。
JPEG图像压缩与编码解析
2018年10月18日
JPEG图像压缩与编码
2 JPEG算法的主要计算步骤
二维DCT的计算 二维图像块的DCT可以理解为先对图像块的每一行 进行一维DCT，然后对经行变换的块的每列再应用 一维DCT。 当计算精度足够高时，DCT变换不会损失图像质量
X
f (i, j )
垂直方向 8× 1 DCT
2018年10月18日
JPEG图像压缩与编码
1 背景介绍
色彩空间变换和数据的压缩并没有直接的关系。而是 涉及到图像采样的问题。 采样依据：人的眼睛含有对亮度敏感的柱状细胞1.8亿 个，含有对色彩敏感的椎状细胞0.08亿个，由于柱状细 胞的数量远大于椎状细胞，所以眼睛对亮度的敏感程 度要大于对色彩的敏感程度。
SSSS为表示差值所需的位数，DIFF为表示起始值所需的位数
位数 s 可以表示的范围 【-2s+1，-2s-1】，【 2s-1 ， 2s-1 】 0位和1位单独
3、符号编码
位数SSSS的霍夫曼编码查表 幅度DIFF用补码表示，正数时最高有效位为1，负数时最高有 效位为0
2）AC系数
1、生成中间符号 （RRRRSSSS，AC幅度值） RRRR表示0的行程长度，SSSS表示AC值所需的位数 RRRRSSSS用 R/S 表示
一是无损压缩：将相同的或相似的数据或特征归类，使用较少的 数据描述原始数据，从而减少数据量。如RLE编码，Huffman编 码和算术编码。 二是有损压缩：有针对性的简化不重要的数据，以减少总的数据 量。只要损失的数据不会影响人眼主管接收的效果就可以采用这 种压缩。如预测编码和变换编码。
1 背景介绍
JPEG图像压缩与编码
2 JPEG算法的主要计算步骤
实验4图像的JPEG压缩编码
实验4 图像的JPEG压缩编码选题意义图像压缩编码是减少图像数据的重要手段，分为有损压缩和无损压缩两种。
要求结合相关课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的掌握图像的JPEG压缩编码。
实验原理（1）数据分块（2）DCT处理（3）系数量化（4）Z型扫描（5）DC系数编码（6）AC系数编码实验仪器及设备（1）微型计算机；（2）Matlab 图像处理软件。
实验内容及步骤：实现一个简单的JPEG图像编解码过程，省略Z型扫描，DC系数编码，AC系数编码。
1、图像编码：（1）读入1幅彩色图像rgb=imread(' ');（2）RGB转换为YUV,即YCbCryuv=rgb2ycbcr(rgb);（3）将得到的YUV转换为可进行数学运算的double类型，原来为uint8 类型yuv=double(yuv);（4）分别提取其中的Y,U,V矩阵y=yuv(:,:,1);u=yuv(:,:,2);v=yuv(:,:,3);（5）设定量化步长eql=8;（6）设定块操作时dct矩阵T = dctmtx(8);（7）将Y,U,V矩阵分割为8*8 的小块，并对每个小块进行DCT变换y_dct=blkproc(y,[8,8],'P1*x*P2',T, T');u_dct=blkproc(u,[8,8],'P1*x*P2',T, T');v_dct=blkproc(v,[8,8],'P1*x*P2',T, T');（8）将得到的DCT系数除以量化步长y_dct=y_dct/eql;u_dct=u_dct/eql;v_dct=v_dct/eql;（9）将量化后的系数四舍五入y_dct_c=fix(y_dct);u_dct_c=fix(u_dct);v_dct_c=fix(v_dct);2、图像解码：（1）反量化根据上面的变量编写程序；（2）进行DCT反变换根据上面的变量编写程序；（3）恢复为YUV矩阵，转换为uint8 类型根据上面的变量编写程序；（4）YUV转换为RGBrgb1=ycbcr2rgb(yuv);（5）显示两幅图像subplot(211),imshow(rgb),title('原始图像');subplot(212),imshow(rgb1),title('处理后图像');分析图像压缩前后的变化。
实验3用于实现JPEG编解码的CJpeg类的定义
实验三用于实现JPEG编解码的CJpeg类的定义实验目的：使学生定义类CJpeg用于实现JPEG编解码中关键技术的原理和算法，使用VC++6.0对这些算法加以封装。
实现实现与设备无关的位图压缩成JPEG图像和将JPEG图像解压缩成与设备无关的位图。
实验环境：具有多媒体处理功能的计算安装有Windows操作系统，安装有V isual c++6.0程序设计软件。
实验要求：学习相关理论指导，掌握相关程序设计知识；按照实验步骤要求完成程序设计任务，书写实验报告，试验报告中要求包含程序实现的主要程序代码。
实验内容和实验步骤：1、声明CJpeg类CJpeg类的声明如下：#include "Dib.h"class CJpeg{public:CJpeg();CJpeg(CDib *pDib);virtual ~CJpeg();public://获取CDibCDib * GetDib(){return m_pDib;}//设置CDibBOOL SetDib(CDib *pDib){if (pDib == NULL)return FALSE;if (m_pDib != NULL)delete m_pDib;m_pDib = pDib->Clone();return (m_pDib != NULL);}// 载入JPEG文件BOOL Load(LPCSTR lpstrFileName);// 存储JPEG文件BOOL Save(LPCSTR lpstrFileName,CDib* pDib = NULL,BOOL bColor = TRUE,int nQuality = 75);// 获取错误信息CString GetErrorString();private://读取JPEG文件到缓冲区BYTE* ReadJPEGFile(LPCSTR lpstrFileName, UINT *uWidth, UINT *uHeight);//将位图文件存储为JPEG文件BOOL WriteJPEGFile(LPCTSTR lpstrFileName, // pathBYTE *dataBuf, // RGB bufferUINT width, // pixelsUINT height, // rowsBOOL color, // TRUE = RGB// FALSE = Grayscaleint quality); // 0 - 100////////////////////////////////////////////////////////////////// allocates a DWORD-aligned buffer, copies data buffer// caller is responsible for delete []'ing the bufferBYTE* MakeDwordAlign(BYTE *dataBuf, // input bufUINT widthPix, // input pixelsUINT height, // linesUINT *uiOutWidthBytes); // new width bytesvoid FreeBuffer(BYTE *Buffer);////////////////////////////////////////////////////////////////// if you have a DWORD aligned buffer, this will copy the// RGBs out of it into a new buffer. new width is widthPix * 3 bytes// caller is responsible for delete []'ing the bufferBYTE *ClearDwordAlign(BYTE *inBuf, // input bufUINT widthPix, // input sizeUINT widthBytes, // input sizeUINT height);BOOL V ertFlipBuf(BYTE * inbuf, // input bufUINT widthBytes, // input width bytesUINT height); // heightBOOL BGRFromRGB(BYTE *buf, // input bufUINT widthPix, // width in pixelsUINT height); // lines// dataCString m_strJPEGError;//dataprivate://CDib对象CDib* m_pDib;};2、编写CJpeg类的实现文件，实现ReadJPEGFile用于读取JPEG文件到RGB 缓冲区，实现了对JPEG文件的解码过程。
实验三 JPEG图像编码
信息工程学院实验报告课程名称： 多媒体技术实验项目名称：实验三 JPEG 图像编码 实验时间： 2014-09-19班级： 姓名： 学号：一、实验目的本实验旨在了解目前最为常用的 JPEG 压缩算法的工作原理，重点是 DCT 变换和量化。
二、实验设备与软件 1.PC 计算机系统2.MATLAB 软件3.标准测试图像三、实验内容1.用 MATLAB 生成只有（0，0）系数为 1，其余系数均为 0 的 8×8 矩阵，并对该系数矩阵做 DCT 反变换，并以图像方式显示变换后矩阵。
实验代码：clc;clear;T = dctmtx(8);I1=[1 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;]I2 = blkproc(I1,[8 8],'P1*x*P2',T',T);I3 = imresize(I1,16);I4 = imresize(I2,16);figuresubplot(1,2,1); imshow(I3);subplot(1,2,2); imshow(I4,[]);实验结果：2. 改变系数 1 的位置，重复步骤 1，观察输出图像的变化情况，进而理解 DCT 系数的物理含义。
实验代码：clc;clear;T = dctmtx(8);I1=[0 0 0 0 0 0 0 0;1 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 0 0;]I2 = blkproc(I1,[8 8],'P1*x*P2',T',T);I3 = imresize(I1,16);I4 = imresize(I2,16);figuresubplot(1,2,1); imshow(I3);subplot(1,2,2); imshow(I4,[]);实验结果：3. 根据 JPEG 标准对标准测试图像做 DCT 变换，并对 DCT 系数进行量化（选择量化步长为 8）；然后做反了量化和反变换，得到重建图像，比较原始图像和重建图像的差别。
JPEG实验报告
一、交叉编译jpeg 库（1）解压jpegsrc.v9d.tar.gz文件到相应目录，我这里是Linux_2020/HW_img_jpeg/img/解压命令：tar -zxvf jpegsrc.v9d.tar.gz（2）设置环境变量（此处注意在目录/usr/local/arm/需安装arm-linux-gcc交叉编译器4.4.1版本）#export PATH=/usr/local/arm/4.4.1/bin:$PA TH#export CC=/usr/local/arm/4.4.1/bin/arm-linux-gcc# ./configure --host=arm-none-linux-gnueabi（3）修改生成的Makefile 文件CC=/usr/local/arm/4.4.1/bin/arm-linux-gccAR=/usr/local/arm/4.4.1/bin/arm-linux-ar rcAR2=/usr/local/arm/4.4.1/bin/arm-linux-ranlib（4）编译Make二、编写Makefile文件以及fb.c文件Makefile文件如下：CC=arm-none-linux-gnueabi-gccCFLAGS=-I /home/aweroy/Linux_2020/HW_img_jpeg/img/jpeg-9dLDFLAGS=-L /home/aweroy//Linux_2020/HW_img_jpeg/img/jpeg-9d/.libsall:fbfb:fb.o jpeg.o$(CC) -o fb fb.o jpeg.o $(LDFLAGS) -ljpeg -staticclean:rm fb *.o -rffb.c文件如下：#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/ioctl.h>#include <sys/mman.h>#include <linux/fb.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <time.h>unsigned char *decode_jpeg(char *filename, short *w, short *h);int PicZoom(unsigned char *ptOriginPic_aucPixelDatas, unsigned int ptOriginPic_iWidth, unsigned int ptOriginPic_iHeight, unsigned char *ptZoomPic_aucPixelDatas, unsigned int ptZoomPic_iWidth, unsigned int ptZoomPic_iHeight);int w, h, k;int *fb_mem;int style_id = 1;int rand_len = 6;// 注意：这里设置了6张图片1-6.jpg// 同时对应使用6种显示风格(见main函数)int rand_id[6] = {2, 5, 3, 6, 4, 1};int init_fb(){struct fb_var_screeninfo fb_var;int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd < 0){printf("open fb0 error\n");return -1;}ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);w = fb_var.xres;h = fb_var.yres;k = fb_var.bits_per_pixel;//printf("framebuffer: %d * %d | %d\n", w, h ,k);fb_mem = mmap(0, w * h * k / 8, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); return 0;}void fb_point(int x, int y, int color){fb_mem[y * w + x] = color;}/*** 全屏缩放图片数据流*/unsigned char *full_jpeg_buf(char *filename, short *img_w, short *img_h){// ! new 1unsigned char *buf24 = decode_jpeg(filename, img_w, img_h);// ! new 2unsigned char *new_buf = malloc(w * h * 3);if (new_buf == NULL){printf("malloc申请空间失败!\n");return NULL;}// 缩放图片if (PicZoom(buf24, *img_w, *img_h, new_buf, w, h)){printf("图片缩放失败!\n");return NULL;}// ! free 1free(buf24);buf24 = NULL;return new_buf;}/*** 图片全屏显示风格*/void full_show_style(unsigned char *ptr){unsigned char *tmp = ptr;int x, y, color;int i;if (style_id == 1){ // 纵向交叉for (y = 0; y < h; y++){for (x = 0; x < w; x++){if (x < w / 8 ||(x >= w * 2 / 8 && x < w * 3 / 8) ||(x >= w * 4 / 8 && x < w * 5 / 8) ||(x >= w * 6 / 8 && x < w * 7 / 8)){tmp = ptr + 3 * (y * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, y, color);}else{tmp = ptr + 3 * ((h - y - 1) * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, h - y - 1, color);}}usleep(1000);}}else if (style_id == 2){ // 横向交叉for (x = 0; x < w; x++){for (y = 0; y < h; y++){if (y < h / 8 ||(y >= h * 2 / 8 && y < h * 3 / 8) ||(y >= h * 4 / 8 && y < h * 5 / 8) ||(y >= h * 6 / 8 && y < h * 7 / 8)){tmp = ptr + 3 * (y * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, y, color);}else{tmp = ptr + 3 * (y * w + w - x - 1);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(w - x - 1, y, color);}}usleep(1000);}}else if (style_id == 3){ // 纵向百叶y < h/8for (y = 0; y < h; y++){for (x = 0; x < w; x++){for (i = 0; i < 8; i++){if (y + i * h / 8 < h){tmp = ptr + 3 * ((y + i * h / 8) * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, y + i * h / 8, color);}else{return;}}}usleep(1000);}}else if (style_id == 4){ // 横向百叶x < w/8for (x = 0; x < w; x++){for (y = 0; y < h; y++){for (i = 0; i < 8; i++){if (x + i * w / 8 < w){tmp = ptr + 3 * (y * w + x + i * w / 8);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x + i * w / 8, y, color);}else{return;}}}usleep(1000);}}else if (style_id == 5){ // 纵向过渡交叉for (y = 0; y < h; y++){for (x = 0; x < w; x++){ //2yif (2 * y < h){tmp = ptr + 3 * (2 * y * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, 2 * y, color);}//2y+1if (2 * y + 1 < h){tmp = ptr + 3 * ((h - 2 * y - 1) * w + x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(x, h - 2 * y - 1, color);}}usleep(1000);}}else if (style_id == 6){ // 横向过渡交叉for (x = 0; x < w; x++){for (y = 0; y < h; y++){//2xif (2 * x < w){tmp = ptr + 3 * (y * w + 2 * x);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(2 * x, y, color);}//2x+1if (2 * x + 1 < w){tmp = ptr + 3 * (y * w + w - 2 * x - 1);color = (tmp[0] << 16) | (tmp[1] << 8) | tmp[2];fb_point(w - 2 * x - 1, y, color);}}usleep(1000);}}}/*** 全屏输出图片*/void display_jpeg_full(char *filename){short img_w, img_h;unsigned char *buf24 = full_jpeg_buf(filename, &img_w, &img_h);full_show_style(buf24);// ! free 2free(buf24);buf24 = NULL;}/*** 内存拷贝函数*/void *my_memcpy(void *v_dst, const void *v_src, unsigned char c){const char *src = v_src;char *dst = v_dst;while (c--)*dst++ = *src++;return v_dst;}int PicZoom(unsigned char *ptOriginPic_aucPixelDatas, unsigned int ptOriginPic_iWidth, unsigned int ptOriginPic_iHeight, unsigned char *ptZoomPic_aucPixelDatas, unsigned int ptZoomPic_iWidth, unsigned int ptZoomPic_iHeight){unsigned int ptOriginPic_iLineBytes = ptOriginPic_iWidth * 3; //一行的字节数unsigned int ptZoomPic_iLineBytes = ptZoomPic_iWidth * 3; //一行的字节数unsigned long dwDstWidth = ptZoomPic_iWidth;unsigned long *pdwSrcXTable;unsigned long x;unsigned long y;unsigned long dwSrcY;unsigned char *pucDest;unsigned char *pucSrc;unsigned long dwPixelBytes = 3; //像素字节pdwSrcXTable = malloc(sizeof(unsigned long) * dwDstWidth);if (NULL == pdwSrcXTable){return -1;}for (x = 0; x < dwDstWidth; x++) //生成表pdwSrcXTable{pdwSrcXTable[x] = (x * ptOriginPic_iWidth / ptZoomPic_iWidth);}for (y = 0; y < ptZoomPic_iHeight; y++){dwSrcY = (y * ptOriginPic_iHeight / ptZoomPic_iHeight);pucDest = ptZoomPic_aucPixelDatas + y * ptZoomPic_iLineBytes;pucSrc = ptOriginPic_aucPixelDatas + dwSrcY * ptOriginPic_iLineBytes;for (x = 0; x < dwDstWidth; x++){my_memcpy(pucDest + x * dwPixelBytes, pucSrc + pdwSrcXTable[x] * dwPixelBytes, dwPixelBytes);}}free(pdwSrcXTable);return 0;}/*** Int2String ( 10进制正整数)字符串转整形*/char *Int2String(int num, char *str){int i = 0;do{str[i++] = num % 10 + 48;num /= 10;} while (num);str[i] = '\0';int j = 0;for (; j < i / 2; j++){str[j] = str[j] + str[i - j - 1];str[i - j - 1] = str[j] - str[i - j - 1];str[j] = str[j] - str[i - j - 1];}return str;}/*** 交换数组元素模拟随机数*/void swap(int *arr, int l_id, int r_id){int max = rand_len - 1;if (l_id == r_id){r_id = r_id == max ? 1 : r_id + 1;}int temp = arr[l_id];arr[l_id] = arr[r_id];arr[r_id] = temp;temp = arr[max - l_id];arr[max - l_id] = arr[max - r_id];arr[max - r_id] = temp;}int main(int argc, char *argv[]){init_fb();int img_id = 1;while (1){srand((unsigned)time(NULL));char filename[20] = {0};//img_id = rand() % 7 + 1; // 1.jpg - 7.jpgInt2String(img_id, filename);char *str2 = ".jpg";int len1 = strlen(filename);int len2;for (len2 = 0; len2 < 4; ++len2){filename[len1 + len2] = str2[len2];}// 设置style 1-6// style_id = rand() % 6 + 1;style_id = rand_id[img_id-1];// printf("style_id:%d\n",style_id);display_jpeg_full(filename);if (++img_id == 7){img_id = 1;swap(rand_id, rand() % rand_len, rand() % rand_len);}sleep(3);}return 0;}三、fb.c文件的编译（1）将Makefile文件、fb.c以及图片文件同放入一个文件夹内。
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write_A PP0info();
// write_comment("Cris made this JPEG with his own encoder");
write_DQTinfo();//写入量化表
write_SOF0info();//写入帧开始
strcpy(BMP_filename,argv[1]);
if (argc>2)
strcpy(JPG_filename,argv[2Байду номын сангаас);
else{
// replace ".bmp" with ".jpg"
strcpy(JPG_filename, BMP_filename);
len_filename=strlen(BMP_filename);
free(RGB_buffer);
free(category_alloc);
free(bitcode_alloc);
fclose(fp_jpeg_stream);
}
init_all()函数分析
void init_all()
{
set_DQTinfo();//设置量化表信息，进行Z字形重排
set_DHTinfo();//设置霍夫曼表信息
fp_jpeg_stream = fopen(JPG_filename,"wb");//创建jpg文件流
init_all();//初始化函数，初始化量化、霍夫曼及亮度色差转换表等，为编码做准备
SOF0info.width = width_original;
SOF0info.height = height_original;//写入图像的宽和高
实验报告
1.实验目的
通过阅读JPEG编码器代码，了解编码原理、编码过程和代码实现。
2.实验要求
（1）详细阅读JPEG编码器代码，结合编码原理，了解整个代码实现的过程
（2）输入bmp文件，在VC6.0下跑通代码，查看编码器的压缩倍数
（3）对有些模块进行单步跟踪调试，详细了解其过程
3.实验原理
JPEG编码的基本过程如下
// Do the bit alignment of the EOI marker
if (bytepos >= 0)
{
fillbits.length = bytepos + 1;
fillbits.value = (1<<(bytepos+1)) - 1;
writebits(fillbits);
}
writeword(0xFFD9);// EOI写入图像结束标志
（3）快速离散余弦变换FDCT
（4）量化
（5）Z字形扫描
（6）使用差分脉冲编码调制对直流系数DC进行编码
（7）使用游程长度编码对交流系数AC编码
（8）霍夫曼熵编码
4.代码分析
整个代码过程可分为三个部分
（1）文件操作
（2）对编码所用信息表进行初始化（int_all）
（3）主编码器进行编码(main_encoder)
}
main_encoder()函数分析
void main_encoder() //
{
SWORD DCY = 0, DCCb = 0, DCCr = 0; //DC系数用来作差分编码，实际编码为两个8*8小块DC系数之差
WORD xpos, ypos;
for (ypos=0; ypos<height; ypos+=8)
（1）像素阵列分块（分为8*8小块）
（2）进行DCT离散余弦变换
（3）进行Z字形扫描，将二维阵列变为一维数列
（4）进行量化
（5）熵编码（Huffman编码）
（6）封装为JPG文件
本次试验所用bmp转jpg编码器的编码步骤
（1）读取bmp文件信息，创建并打开jpg文件
（2）8*8分块及色彩空间变换（RGB转YCbCr）
{
for (xpos=0; xpos<width; xpos+=8)//对图像进行8*8块数据扫描
{
load_data_units_from_RGB_buffer(xpos, ypos);//载入数据
//即读取一个8*8数据块并进行RGB到YCbCr转化
process_DU(YDU,fdtbl_Y, &DCY, YDC_HT, YAC_HT);//亮度Y编码process_DU(CbDU, fdtbl_Cb, &DCCb, CbDC_HT, CbAC_HT);//色差Cb编码
strcpy(JPG_filename+(len_filename-3),"jpg");//从后三位开始拷贝jpg.
}
}
else
exitmessage("Syntax: enc fis.bmp [fis.jpg]");
//BMP_filename="";
load_bitmap(BMP_filename, &width_original, &height_original);//加载bmp文件信息
}
}
}
5.实验结果
1Bmp原图1024*683，大小2.00M
2在量化表信息里设置scalefactor = 50（参考值）
1024*683，大小143KB，压缩率14.32倍，图像质量无明显下降
3在量化表信息里设置scalefactor=500，
1024*683，大小59.9KB，压缩率34.19倍，图像质量有明显下降
init_Huffman_tables();//初始化霍夫曼表
set_numbers_category_and_bitcode();//设置数值类别及编码值
precalculate_YCbCr_tables();//计算RGB转YCbCr表
prepare_quant_tables();//准备量化表
process_DU(CrDU, fdtbl_Cb, &DCCr, CbDC_HT, CbAC_HT);//色差Cr编码
//参数依次为：待编码单元，量化表，DC系数，直流霍夫曼表，交流霍夫曼表
//process_DU为主要编码函数，进行了DCT变换，Z字形重排，对DC系数差分脉冲调制AC系数变长游程编码后，再进行霍夫曼编码
write_DHTinfo();//写入霍夫曼表
write_SOSinfo();//写入扫描开始信息
// init global variables
bytenew = 0; // current byte
bytepos = 7; // bit position in this byte
main_encoder();//主编码函数
// before we made them divisible by 8
BYTE len_filename;
bitstring fillbits; //filling bitstring for the bit alignment of the EOI(end of image) marker
if (argc>1){
主函数分析
int main(int argc, char *argv[])
{
char BMP_filename[64];
char JPG_filename[64];
WORD width_original,height_original; //the original image dimensions,