mm9_JPEG静图像压缩实验报告

答：
g_scale 1
4
16
25
压缩比
3.19:1
7.54:1
18.10:1 22.91:1
g_scale=1
g_scale=4
g_scale=16
g_sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱale=25
▲实验 pdf 中使用的量化矩阵为 Q0，Q1=0.5*Q0，Q2=2*Q0
Q
Q1
Q2
压缩比
7.34:1
18.44:1
Q1
Q2
3. DCT 变换，量化后，数据的值域是多少？有没有可能超出码表所给幅值的范围？ 答：对于 8bit 无符号二进制数表示的象素值,在经过 DCT 变换后,其 DCT 变换系数 的值域为[-2048,2047]，如果量化表中的数值很小，可能会出现量化后超出码表所 给幅值的范围。
//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;
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、cn
init(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);
JPEG 静图像压缩
李德方 PB10204044
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：
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);
} 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); }
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。
//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); }
//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。 答：使用 lady.dat 做实验得到的图像压缩比为：64/5.436≈11.8:1
左图为压缩前 lady.bmp，右图为压缩后 lady.jpg
压缩后的图像与原图相比有模糊
2. 改变 g_scale 和量化矩阵中的元素，比较压缩比和恢复图像的效果。
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