圖像壓縮編碼實驗報告一、實驗?zāi)康?.了解有關(guān)數(shù)字圖像壓縮的基本概念，了解幾種常用的圖像壓縮編碼方式；進(jìn)一步熟悉編碼與離散余弦變換（）變換的原理及含義；掌握編程實現(xiàn)離散余弦變換（）變換及編碼的方法；4.對重建圖像的質(zhì)量進(jìn)行評價。二、實驗原理1、圖像壓縮基本概念及原理圖像壓縮主要目的是為了節(jié)省存儲空間，增加傳輸速度。圖像壓縮的理想標(biāo)準(zhǔn)是信息丟失最少，壓縮比例最大。不損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為無損壓縮，無損壓縮不可能達(dá)到很高的壓縮比；損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為有損壓縮，高的壓縮比是以犧牲圖像質(zhì)量為代價的。壓縮的實現(xiàn)方法是對圖像重新進(jìn)行編碼，希望用更少的數(shù)據(jù)表示圖像。應(yīng)用在多媒體中的圖像壓縮編碼方法，從壓縮編碼算法原理上可以分為以下3類：（1）無損壓縮編碼種類哈夫曼（Huffman）編碼，算術(shù)編碼，行程（RLE）編碼，Lempelzev編碼。（2）有損壓縮編碼種類預(yù)測編碼，DPCM，運動補償；頻率域方法：正交變換編碼（如DCT），子帶編碼；空間域方法：統(tǒng)計分塊編碼；模型方法：分形編碼，模型基編碼；基于重要性：濾波，子采樣，比特分配，向量量化；（3）混合編碼JBIG，H.261，JPEG，MPEG等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2、JPEG壓縮編碼原理JPEG是一個應(yīng)用廣泛的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其中包含兩種壓縮算法（DCT和DPCM），并考慮了人眼的視覺特性，在量化和無損壓縮編碼方面綜合權(quán)衡，達(dá)到較大的壓縮比（25:1以上）。JPEG既適用于灰度圖像也適用于彩色圖像。其中最常用的是基于DCT變換的順序式模式，又稱為基本系統(tǒng)。JPEG的壓縮編碼大致分

成三個步驟：(1)使用正向離散余弦變換(forwarddiscretecosinetransform,尸口⑺把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。⑵使用加權(quán)函數(shù)對DCT系數(shù)進(jìn)行量化，該加權(quán)函數(shù)使得壓縮效果對于人的視覺系統(tǒng)最佳。使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數(shù)進(jìn)行編碼。3、離散余弦變換(DCT)變換原理離散余弦變換(DCT)是一種實數(shù)域變換，其變換核為實數(shù)余弦函數(shù)，圖像處理運用的是二維離散余弦變換，對圖像進(jìn)行DCT，可以使得圖像的重要可視信息都集中在DCT的一小部分系數(shù)中。二維DCT變換是在一維的基礎(chǔ)上再進(jìn)行一次DCT變換，公式如下：工工f(i,j)cosi工工f(i,j)cosi=1j=1(i+0.5萬ucosN(j+0.5》v

n(1)(1)—,u=0N一,u豐0Nf為原圖像，經(jīng)DCT變換之后，F(xiàn)為變換矩陣。F(0,0)是直流分量，其他為交流分量。上述公式可表示為矩陣形式：F=AfATr1(2)A(i,j)=c(i)cos(j+N)兀i其中A是變換系數(shù)矩陣，為正交陣。逆DCT變換：f(i,j)=ATF(u,v)A(3)這里我們只討論兩個N相等的情況，即圖像為方形(行列數(shù)相等)，在實際應(yīng)用中對不是方陣的數(shù)據(jù)都應(yīng)先補齊再進(jìn)行變換的。4、圖象質(zhì)量評價保真則是壓縮后圖象質(zhì)量評價的標(biāo)準(zhǔn)。客觀保真度準(zhǔn)則：原圖象和壓縮圖象之間的均方根誤差或壓縮后圖象的均方根信噪比。主觀保真度準(zhǔn)則：極好、良好、通

過、勉強、低劣、不能用。客觀保真度準(zhǔn)則新舊圖像的均方誤差均方根誤差ee=N'＞新舊圖像的均方誤差均方根誤差ee=N'＞［人,y1人,M2x=0y=0(4)(5)均方信噪比三、實驗步驟1實.驗一代碼%%圖像壓縮編碼均方信噪比三、實驗步驟1實.驗一代碼%%圖像壓縮編碼函數(shù)的參數(shù)完成對每個子塊的變換二值掩膜，用來壓縮系數(shù)，只留下系數(shù)中左上角的把壓縮后圖像表示成原圖像和噪聲的疊加f(x,y)=g(x,y)+e(x,y)⑹(7)(SNR)=包5f2(x,y)/藝與e2(x,y)ms(7)x=0y=0x=0y=0將彩色圖灰度化圖像存儲類型轉(zhuǎn)換使用由函數(shù)返回的變換矩陣，的調(diào)用格式為產(chǎn)生二維變換矩陣?yán)^而利用函數(shù)完成分塊操作計算二維，矩陣及其轉(zhuǎn)置T是0個去除每個字塊中的多余交流分量系數(shù)原圖壓縮后的圖像新)舊;圖像的均方誤差

結(jié)果如下分析評價：新舊圖像均方誤差為0.0035均方根誤差為0.05916壓縮成度為勉強2、實驗二代碼%%圖像壓縮編碼將彩色圖灰度化圖像存儲類型轉(zhuǎn)換=512;劃分后子塊的大小%使用由函數(shù)返回的變換矩陣，的調(diào)用格式為產(chǎn)生二維變換矩陣?yán)^而利用函數(shù)完成分塊操作計算二維，矩陣及其轉(zhuǎn)置T是函數(shù)的參數(shù)完成對每個子塊的變換第;一行保%存分量的個數(shù)，呈下三角形，且有二值掩膜，用來壓縮系數(shù)，只留下系數(shù)中左上角的個去除每個字塊中的多余交流分量系數(shù)原圖壓縮后的圖像新）舊;圖像的均方誤差結(jié)果：分析：新舊圖像均方誤差為0.0352均方根誤差為0.18762結(jié)果不可用3、實驗三代碼%%圖像壓縮編碼將彩色圖灰度化圖像存儲類型轉(zhuǎn)換=512;劃分后子塊的大小%使用由函數(shù)返回的變換矩陣，的調(diào)用格式為產(chǎn)生二維變換矩陣?yán)^而利用函數(shù)完成分塊操作計算二維，矩陣及其轉(zhuǎn)置T是函數(shù)的參數(shù)完成對每個子塊的變換第一行保存分%量的個數(shù)，