第8章JPEG编码81JPEG系列标准课件.ppt

量化结果的计算 可以用下式计算量化值： 其中，Sq(u,v)为量化后的结果、F(u,v)为DCT系数、Q(u,v)为量化表中的数值 3. Z字形编排 量化后的系数要重新编排，目的是为了增加连续的“0”系数的个数，就是“0”的游程长度，方法是按照Z字形的式样编排 量化DCT系数的序号 经Z字形排列后，DCT系数的序号如下图所示，这样就把一个二维的8×8矩阵变成了一个一维的1× 64矢量，频率较低的系数放在矢量的顶部 0 1 5 6 14 15 27 28 2 4 7 13 16 26 29 42 3 8 12 17 25 30 41 43 9 11 18 24 31 40 44 53 10 19 23 32 39 45 52 54 20 22 33 38 46 51 55 60 21 34 37 47 50 56 59 61 35 36 48 49 57 58 62 63 4. 直流系数的编码 8×8图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个特点，一是系数的数值比较大，二是相邻8×8图像块的DC系数值变化不大 根据这些特点，JPEG算法使用了差分脉冲编码调制(DPCM)技术，对相邻图像块之间的DC系数的差值(Delta)进行编码： Delta ＝ DC(0, 0)k - DC(0, 0)k-1 5. 交流系数的编码 量化AC系数的特点是1×63矢量中包含有许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因此使用非常简单和直观的游程长度编码(RLE)对它们进行编码 JPEG使用了1个字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数所需要的位数，跟在它后面的是非0量化AC系数的数值 6. 熵编码 JPEG对DPCM编码后的直流DC系数和RLE编码后的交流AC系数使用熵编码作进一步的压缩 在JPEG有损压缩算法中，使用Huffman编码器来减少熵。使用Huffman编码器的理由是可以使用很简单的查表(lookup table)方法进行编码 压缩数据符号时，Huffman编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的Huffman码表可以事先进行定义 DC码表符号举例 若DC的值(Value)为4，符号SSS用于表达实际值所需要的位数，实际位数就等于3 JPEG标准提供的亮度DC系数差的Huffman编码表 JPEG标准提供的色差DC系数差的Huffman编码表 JPEG标准提供的亮度AC系数的Huffman编码表的开始部分 JPEG标准提供的色差AC系数的Huffman编码表的开始部分 7.组成位数据流 JPEG编码的最后一个步骤是把各种标记代码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数据，这样做的目的是为了便于传输、存储和译码器进行译码 这样的组织的数据通常称为JPEG位数据流(JPEG bitstream) 8.3.3 应用JPEG算法举例 源图像数据 FDCT系数 量化表 标准量化系数 解标准量化系数 重构图像数据 8.4 JPEG文件格式 JPEG在制定JPEG标准时，虽然定义了许多标记(marker)用来区分和识别图像数据及其相关信息，但并没有具体定义明确的JPEG文件格式 C-Cube Microsystems公司的Eric Hamilton于1992.9.1所定义的JFIF(JPEG File Interchange Format JPEG文件交换格式) 1.02成为JPEG文件(*.JPG)的事实标准 下面只介绍JPEG的基准模式(Baseline DCT)下的JFIF格式 8.4.1 图像准备 1. 分组元 灰度图：一个组元 真彩图：三个组元 RGB——等分辨率 YCrCb——不等分辨率：4:2:2或4:1:1 JPEG文件使用的颜色空间是1982年推荐的电视图像信号数字化标准CCIR 601（现改为ITU-R BT.601）。在这个彩色空间中，每个分量、每个像素的电平规定为256级，用8位代码表示 可使用前面介绍过的公式，在RGB空间与YCbCr空间之间相互转换 2. 分块 一般分成8*8的块，不足的部分补边缘像素 8.4.2 文件格式框架 JFIF格式的JPEG文件以图象开始标记开始 后跟含JFIF标识与版本号及图像参数的应用0标记段 接着是若干可选的存放商业公司信息或应用软件与扩展信息的应用n标记段 量化表定义段也是可选的和可多个的； 对Baseline，一幅图象只有一个帧，所以只有一个描写具体图像参数的帧参数段，而一帧只有一个记录Huffman表序号与频率分量信息的扫描参数段 一个可包含若干Huffman表说明的Huffman表定义段是可选的 图像的压缩数据存放在一系列由若干8*