JPEG分析及解码

JPEG分析及解码

1．JPEG文件简介：

JPEG（Joint Photo-Graphic Experts Group）-静止图像编码。是一种常用的图像文件格式，通过有损压缩去除冗余，能够在获得极高压缩率的同时得到较好的图像质量

2.JPEG编解码的主要步骤：

通过DCT变换具有的去相关性和能量集中性，将图像从空间域变换到频域，去除空间冗余；用与人眼视觉特性相关的量化表量化DCT系数，减少视觉冗余；对量化后的DC系数和AC系数分别进行预测编码和游程编码，减少编码冗余。

3.JPEG文件的组织形式

以segment的形式组织，具有以下特点：

1.     均以0XFF开始，后跟1字节的标记代码，2字节表示数据长度

2.     保存时高位在前，低位在后

共包含7个基本的segment

a.     SOI：start of image

标记代码：2字节，固定为0XFFD8，表示图像开始

所有JPEG文件必须以SOI开始，但无数据长度字节

b.     EOI：end of image

标记代码：2字节0XFFD9

所有JPEG文件必须以EOI结束，也无数据长度字节

c.      APP0:应用程序保留字节0

标记代码：2字节，固定为0XFFE0

共9个数据字段

数据长度：2字节

标识符：5字节，固定值0X4A46494600，即字符串：“JFIF0”

版本号：2字节，表示JFIF的版本号

X和Y的密度单位：1字节，且只有三个值可选：0：无单位；1：点数/英寸；2：点数/厘米

X方向像素单位：2字节

Y方向像素单位：2字节

缩略图水平像素数目：1字节

缩略图垂直像素数目：1字节

缩略图RGB位图：长度可能是3的数目

缩略图RGB位图数据

d.     量化表

标记代码：2字节，固定值0XFFDB

数据长度：2字节，表示数据字段及多个量化表的总数据长度

量化表：

               精度及量化表ID：1字节

                                             高四位：精度，0:8位；1:16位

                                             低四位：量化表ID，取值范围0~3

表项：8位：表项长度为64字节，16位表项长度为128字节

00：表示精度为8位，ID：0表示亮度量化表

01：精度为8位，ID：1表示色度量化表

e.     SOF0:start of frame 帧图像开始

标记代码：2字节，固定值0XFFC0

精度：1字节，每个颜色分量每个像素的位数

图像高度：2字节，单位：像素（pixel）

图像宽度：2字节，单位：像素（pixel）

颜色分量数：1字节

颜色分量信息：

                        颜色索引ID：1字节，备选值：01、02、03

                        采样因子（sample factor）：1字节

                                                                高四位：水平采样因子

                                                                低四位：垂直采样因子

                        量化表号：1字节

f.     DHT：定义Huffman码表

标记代码：2字节，固定值0XFFC4

数据长度：2字节

Huffman表：

                      表ID和表类型：1字节

                                               高四位：类型；0：DC直流；1：AC交流

                                                  低四位：Huffman表ID（DC，AC分开编码）