【数据压缩（七）】JPEG原理分析及JPEG解码器的调试

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、实验内容

1、jpeg编解码原理

1.1 零偏置电平下移

对于灰度级是2 n的像素，通过减去2 n-1，将无符号的整数值变成有符号数.目的：使像素的绝对值出现3位10进制的概率大大减少

1.2 8x8 DCT

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，如图所示，并作为两维离散余弦变换 DCT的输入

1.3 量化

人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此使用了两 种量化表：亮度量化值和色差量化值.根据人眼的视觉特性（对低频敏感，对高频不太敏感）对低频分量采取较细的量化，对高频分量采取较粗的量化

1.4 DC系数的差分编码

8×8图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个 特点

系数的数值比较大

 相邻8×8图像块的DC系数值变化不大：冗余

根据这个特点，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进行编码：

1.5 AC系数的Z字扫描

 由于经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 。可以使用游程编 码。尤其在最后， 如果都是零，给出 EOB (End of Block) 即可

2、jpeg文件格式

2.1 Segment 的组织形式

JPEG 在文件中以 Segment 的形式组织，它具有以下特点：

均以 0xFF 开始，后跟 1 byte 的 Marker 和 2 byte 的 Segment length（包含表示 Length 本身所占用的 2 byte，不含“0xFF” + “Marker” 所占用的 2 byte）；

采用 Motorola 序（相对于 Intel 序），即保存时高位在前，低位在后；

Data 部分中，0xFF 后若为 0x00，则跳过此字节不予处理；

2.2 JPEG的Segment Market

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