JPEG实验五

一、实验目的

掌握JPEG编解码系统的基本原理。初步掌握复杂的数据压缩算法实现，并能根据理论分析需要实现所对应数据的输出。

二、实验原理

1、JPEG编解码原理

（1）编码原理

零偏置（Level Offset）：对于灰度级是的像素，通过减去，将无符号的整数值变成有符号数;对于n=8，即将0~255的值域，通过减去128，转换为值域在-128~127之间的值

DCT变换：对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成8×8的图像块，不足8×8的图像块，取边缘像素补齐，对每个块做DCT变换，直流系数在每个块的左上角，右下角的分量频率高。

DC系数的差分编码：8×8图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数（系数的数值比较大；相邻8×8图像块的DC系数值变化不大），JPEG算法使用了差分脉冲调制编码(DPCM)技术，对相邻图像块之间量化DC系数的差值DIFF进行Huffman编码

AC系数的Z字扫描：经DCT变换后，系数大多数集中在左上角，即低频分量区，因此采用Z字形按频率的高低顺序读出，可以出现很多连零的机会，使用游程编码。

（2）解码原理

解码Huffman数据→解码DC差值→重构量化后的系数→DCT逆变换→丢弃填充的行/列→反0偏置→对丢失的CbCr分量差值（下采样的逆过程）→YCbCr →RGB

2、JPEG文件格式

SOI，Start of Image，图像开始
APP0，Application，应用程序保留标记0
DQT，Define Quantization Table，定义量化表
SOF0，Start of Frame，帧图像开始
DHT，Define Huffman Table，定义哈夫曼表
SOS，Start of Scan，扫描开始 12字节
EOI ， End of Image，图像结束 2字节

三、实验步骤

1、将输入的JPG文件进行解码，输出文件保存为YUV文件

2、用于存储霍夫曼码表

 

 

3、 存储当前有关解码的信息、DCT变换后的值；并指向量化表和DC、AC的Huffman表

 

4、用于存储JPEG图像的宽高、码流长度、数据流指针、量化表、Huffman码表,色彩空间转换等。

5、输出DC图像并统计其概率分布

 

 

 

 

概率分布图像