基于DCT变换的JPEG图像压缩编码

数字图像处理论文

ｘ（ｆ１－Ｎ著Ｉ－毳Ｎ

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应ＪｌＪ设计Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

Ｄｅｓｉｇｎ

基于ＤＣＴ变换的ＪＰＥＧ图像压缩编码

黄蛲１王玮２

（１．合肥解放军炮兵学院电子信息工程系电子工程教研室２．江苏７３０７５部队装备处）

摘要：文章主要论述了基于ＤＣＴ（离散余弦变换）的ＪＰＥＧ图像压缩方法的研究及软件的实现。实验表明该方法具有灵活高效的特点，可以应用到实际中。

关键词：离散余弦变换，联合图片专家组，压缩编码

ＪＰＥＧＩｍａｇｅＣｏｍｐｒｅｓｓＣｏｄｉｎｇＢａｓｅＯｎＤＣＴＴｒａｎｓｆｏｒｍ

ＨｕａｎｇＹａｏｌ

Ｗａｎｇ

Ｗｅｉ２

Ａｃａｄｅｍｙｏｆ

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ

ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｒｉｎｇ，ｔｈｅＡｒｔｉｌｌｅｒｙ７３０７５ｔｈＲｏｕｔｅ

ｏｆＰＬＡ）

ＰＬＡ）

（２．ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒ

ｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｏｆｍａｉｎｌｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ

ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｎＤＣＴａｎｄａｃｈｉｅｖｅｂｙｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｔ’Ｓｐｒｏｖｅｄｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆａｇｉｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＣＴ

ＪＰＥＧ

ｈａｖｅｉｍａｇｅｃｏｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＪＰＥＧ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｃｏｄｉｎｇ

０．引言

随着科技的发展，不仅要求大量存储和传输图像，而且往往要求在保证质量的前提下

以较小的空间存储图像和以较少的比特率传输图像，因此最好采用合适的方法对图像进行压缩和编码，以便于图像的存储和传输－一。但是图像具有庞大的数据量，不便于存储和传输，所以必须采用合适的方法对其进行压缩，因此有必要对图像压缩编码标准进行研究。在众多的图像编码标准中，ＪＰＥＧ（ｊｏｉｎｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃｅｘｐｅｒｔｓ

ｇｒｏｕｐ）标准是一个适用范围很广的静态图像压缩标准，在数字图像压缩领域得到了广泛应用卫＿３一。ＤＣＴ变换是最小均方误差条件下得出的次最佳正交变换，且已获得广泛应用，并成为许多图像编码国际标准的核心。ＪＰＥＧ图像格式的压缩算法采用的就是ＤＣＴ变换。ＤＣＴ变换的变换核为余弦函数，计算速度较快，有利于图像压缩和其他处理。１．理论研究１．１ＪＰＥＧ编解码

ＪＰＥＧ是”联合图片专家组”（ＪｏｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉＣＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ）的简称，这是由ＩＳＯ和ＣＣＩＴＴ于１９８６年联合成立的一个标准起草小组。ＪＰＥＧ标准主要涉及连续色调（灰度和彩色）静止图像的压缩编码，］ＰＥＧ基本系统是该标准的核心，ＪＰＥＧ基本系统的编码器和解码器框图如图ｌ所示。

（ｂ）解码器

图１

ＪＰＥＧ基本系统框图

ＪＰＥＧ是以的图像块为基本单位进行编码的，所以在编码器中，待编码图像首先被分割为的方块，而在解码器中，输出端也要将的方块拼接为完整的图像。

１．２离散余弦变换（ＤＯＴ）变换对为：

ｃ（ｏ，ｏ）＝－ｇ‘∑∑ｆ（ｘ，ｙ）

ｙ）［ｃｏ

（１）

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式中：“＝１，２，…，Ⅳ一１；ｖ＝１，２，…，Ｎ一１。

ｃ（。，０）＋万２，ｙ）＝万１，ｙ）２万ｃ（ｏ，ｏ）＋万毳舌ｃ（Ⅳ ｖ）［。。＃专ｉ笋竺】［。。＃ｚｉ皆竺】（３）

ｃ（虬ｖ）［ｃ。，！兰苎ｉ；笋与［ｃ。』兰羔ｉ导堕】（３）

（ａ）绽码器

式中：ｘ＝１，２，…，Ｎ一１；Ｙ＝１，２，…，Ⅳ一１。１．３ＤＣＴ系数量化

系数量化是一个十分重要的过程，是造成ＤＣＴ编解码信息损失（或失真）的根源。量化过程即经过ＤＣＴ变换的图像的每个系数根据量化表除以各自对应的量化步长，得到量化系数。４』

在一个量化表中规定了不同的系数的步长，量化表示基于对不同频率分量的视觉敏感度设计的。人眼视觉系统的频率响应，随着空间频率的增加而下降；另外对于彩色图像而言，因为人眼对亮度信号比色差信号更敏感，因此两个色度分量的下降比亮度分量要快。【５Ｊ

ＪＰＥＧ为亮度分量和色度分量分别推荐了量化表，如

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应用设计Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

Ｄｅｓｉｇｎ

１—■●—■—■●—一ＩＩＩＩＩ■———●——■——————■■——————■■■■—■———■—■——■■——■————一

表ｌ和表２所示。

表：亮度鳖饱表

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