基于dct变换的图像压缩编码

基于dct变换的图像压缩编码内容摘要：

》报告 第 7 页 Z 形扫描 游程编码 DCT 系数量化后，构成一个稀疏矩阵，用 Z（ Zigzag）形扫描将其变成一维数列，将有利于 游程编码。 Z 形扫描的顺序如图 34。 图 35 Z 形扫描顺序图 游程编码是一种统计编码，该编码属于无损压缩编码，是栅格数据压缩的重要编码方法。 游 程编码 的基本原理是：用一个符号值或串长代替具有相同值的连续符号，使符号长度少于原始数据的长度。 只在各行或者各列数据的代码发生变化时，一次记录该代码及相同代码重复的个数，从而实现数据的压缩。 游程 编码运算简单，适用于机器存储容量小，数据需大量压缩，而又要避免复杂的编码和解码运算，增加处理和操作时间的情况 [2]。 本设计中利用两个函数 和 分别实现 Z 字形游程的编码解码。 由于 DCT 变换后右下角频率高，左上角频率分量低。 而人眼对高频成分识别小，对低频成分识别大。 量化后 0 主要集中在右下方，于是 Z 字形扫描对于游程编码才有利 [4]。 主要思路是将原矩阵的每个元素变化为用两个元素 [a， b]表示， a 表示在这个元素之前 0 的个数， b 表示这个元素是什么。 当发现之后的多有元素都是 0 的时候用 [0， 0]作为结束标志。 这样，只要矩阵中 0 的个数超过一半，编码后数据量就比原来小。 由于在 8*8 中连续出现不为 0 的相同元素的几率极小，因此运用游程 编码的思想时只考虑出现的 0 的个数。 0 1 5 6 1 4 1 5 2 7 2 82 4 7 1 3 1 6 2 6 2 9 4 23 8 1 2 1 7 2 5 3 0 4 1 4 39 1 1 1 8 2 4 3 1 4 0 4 4 5 31 0 1 9 2 3 3 2 3 9 4 5 5 2 5 42 0 2 2 3 3 3 8 4 6 5 1 5 5 6 02 1 3 4 3 7 4 7 5 0 5 6 5 9 6 13 5 3 6 4 8 4 9 5 7 5 8 6 2 6 3《 信息处理系统综合训练 》报告 第 8 页 不同量化系数图像编解码效果比较 量化系数 quotiety：程序中是将 Jpeg 标准量化矩阵 * quotiety 作为真正的量化矩阵。 quotiety 取值为大于 1 的任意实数。 下面以 JPEG 格式图像为标准，取不同的量化系数 quotiety 进行比较 ，原始图像大小为 ： 图 41 原始图像 图 42 quotiety=1 时恢复图像 此时压缩编码文件为 pressed_data 大小为。 《 信息处理系统综合训练 》报告 第 9 页 图 43 quotiety=2 时 恢复图像 此时压缩编码文件为 pressed_data 大小为。 图 44 quotiety=5 时恢复图像 此时压缩编码文件为 pressed_data 大小为。 图 45 quotiety=10 时恢复图像 此时压缩编码文件为 pressed_data 大小为。 《 信息处理系统综合训练 》报告 第 10 页 结论： 量化系数 quotiety 越大，压缩率越高，图像恢复的效果也越差。 量化会产生误差，如果量化值放大，则有更多的 灰度值变 为 0，能够提高 压缩比。 不同 文件 类型 图像编解码比较 量化系数 quotiety 都取 5 时，对不同文件类型的 lena 图进行编解码 图 46 原始图像 下面为 JPEG 的 lena 图编码 的 解码恢复图像： 图 47 JPEG 格式的恢复图像 下面为 BMP 的 lena 图编码 的 解码恢复图像： 《 信息处理系统综合训练 》报告 第 11 页 图 48 BMP 格式的恢复图像 下面为 PNG 的 lena 图编码 的 解码恢复图像： 图 49 PNG 格式的恢复图像 观察三个恢复图像， 在原始图像相同的情况下， 三种文件格式下编解码 解码效果无太大差异。 当 量化系数 quotiety 取其他值时，三种文件格式编码解码效果也相同。 由此可知，该系统可以用于 JPEG、 BMP、 PNG 等文件的压缩编码和解码，且编码解码效果相同。 《 信息处理系统综合训练 》报告 第 12 页 5．总结 本次信息处理系统综合训练让我更熟悉地掌握 MATLAB 的功能，灵活运用MATLAB,加强对 MATLAB 软件图像处理的能力，掌握图像的离散余弦变换对图像进行压缩，以及游程编码等概念。 在熟悉掌握 MATLAB 程序和操作的同时培养了我的独立思考能力，钻研精神，解决问题能力和动手能力。 虽然在此之前通过基础强化训练运用国 MATLAB 软件并完成简单图像操作，但知道的只是最基本的的应用，对于 MATLAB 在图像处理上的应用，我完全没有理解。 本次课程设计中通过查阅资料，阅读程序并读写程序对 MATLAB 图像应用有了更深的了解。 我同时也认识到了 MATLAB 功能并不只是图形的绘制及波形的处理，有着很多方面的运用，如绘制函数，处理音频、图像数据，创建用户界面等功能，实为一个功能强大的软件。 在课设过程中每每编写程序及操作时出现问题，我都会通过查阅资料，仔细检查解决问题，经过一次次的修改完善，才出现最终的最优结果。 在这个过程中，面对问题不放弃不急躁，一次次改进，静下心来慢慢解决，并细致完善细节，从而能培养一种良好的学 习心态和习惯。 数据压缩技术的优劣主要是由压缩所能达到的压缩倍数、从压缩后的数据所能恢复的图像的质量和算法的复杂度、解码的速度等方面来衡量的。 基于 DCT 的混合编码技术对于图像的压缩倍数可以达到几十倍甚至上百倍，而且重建的图像又具有较高的质量，因此得到广泛的应用。 用 MATLAB 来实现离散余弦变换的图像压缩，具有方法简单、速度快、误差小的优点，免去了大量的矩阵计算，大大提高了图像压缩的效率和精度。 《 信息处理系统综合训练 》报告 第 13 页 6．参考文献 [1] 张秋臣 .浅谈 MATLAB 分析及 UG 的运动仿真 [期刊论文 ] 锦绣， . [2] 祝本明 ， 刘桂华 . 一种改进的游程编码算法 [期刊论文 ] 西南科技大学学 报 , . [3] [4] [5] 杨杰，黄朝兵 .数字图像处理及 MATLAB 实现 .北京： 电子工业 出版社 ，；。