! ! 电! 子! 测! 量! 技! 术
第 12 卷 第 3 期 4225 年 3 月!
信息技术
! ! \-&\
!\图像压缩编码及其 %&’(&) 仿真实现
王成优* 侯正信
（天津大学! 天津! 122254）
摘! 要：首 先 介 绍 了 基 于 离 散 余 弦 变 换 的 67\图 像 压 缩 编 码 算 法 ，接 着 用 * +%#+89 : ; 对 标 准 灰 度 图 像 进 行 仿 真 ，并 对 同 一 幅 #<=> 图 像 做 不 同 的 压 缩 ，绘 制 了 率 失 真 曲 线 。 实 验 结 果 表 明 ，在 很 大 的 压 缩 范 围 内 ，在 不 同 的 压 缩 比 和 编 码 比 特 率 下 ，重 建 图 像 的 峰 值 信 噪 比 都 在 1 2 ?8 以 上 ，仍 然 能 满 足 人 们 的 视 觉 需 要 。 对 图 像 做 不 同 的 压 而 且 误 差 小 ，大 大 提 高 了 图 像 压 缩 的 效 率 和 精 度 。
关键词：67\图像压缩算法；离散余弦变换（@$%）；.ABBC>= 编码；峰值信噪比
缩 ，满 足 了 不 同 的 场 合 、不 同 的 控 制 码 率 下 要 求 不 同 的 图 像 质 量 的 实 际 需 要 。 用 * +%#+8 做 仿 真 实 验 ，方 法 简 单
中图分类号：qD3E F3! ! * * * * 文献标识码：+
&+,-./012 -3 !\8/2;+40/-9 .54+/<40/-9 =485: -9 %&’(&)
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&=80.460：%I< >THKQNSIC KB SI< 67\X * +%#+8 9 : ; >=? Q>S< ?NRSKQSNK= UAQP< X>R ?Q>X= XNSI ?NBB 1 2 ?8 A=? UKC VQ NC >H< UKC VQ ?KN=H >5?@-.:8：67\；?NRUQ A* 引* 言 随着信息技术的发展，图像信息被广泛应用于多媒体 通信和计算机系统中。但是图像具有庞大的数据量，不便 于存储和传输，所以必须采用合适的方法对其进行压缩，因 此有必要对图像压缩编码标准进行研究。在众多的图像编 码标准中，67\（ OKN=S VIKSKHQ>VINU 本文在研究 67\图像压缩原理的基础上，用 *+%#+8 9: ; 对标准灰度图像进行 67\压缩与重建，并分析实验结果 得出结论。 B* !\压缩编码算法［3CF］ 67\专家组开发了 4 种基本的压缩算法，一种是以离 散余弦变换（@$%）为基础的有损压缩算法，另一种是以预 测技术为基础的无损压缩算法。有损 67\压缩算法框图 如图 3 所示。 图 3! 67\算法框图 在有损压缩算法中，主要采用基于块的离散余弦变换消除图像的空间冗余，利用人的视觉系统特性对变换系数 ?31;? ! 第 \卷 电! 子! 测! 量! 技! 术 进行量化，最后通过无损变字长熵编码消除视觉冗余和数 据统计冗余，实现图像压缩。译码或者叫做解压缩的过程 与压缩编码过程正好相反。 +\实验结果 !\’ 仿真实现［()*］ 根据上面所述的 $%&’ 压缩编码算法，要将一幅灰度 图像进行压缩编码，首先把图像分成 ( ) ( 的像素块，分块 进行 *+, 变换后，根据 $%&’ 标准量化表［(］对变换系数进 行量化后，再对直流系数（*+）进行预测编码，对交流系数 （-+）进行 ./01.20 扫描和可变长编码，然后根据标准的 用上述 :-,;-< 程序对原始图像大小为 9?= ) 9?=， ( @/A B C/DEF的 > 幅灰度图像分别做 $%&’ 压缩编解码，然后 进行反量化和逆 *+, 变换，得到重建图像，实验结果如表 ? 所示。 表 ,\幅图像 ./01 压缩的实验结果 ,EGA H620EG 编码比特率 +I6CJEGG K2A/I 测试图像 @CC 压缩比 %LMK N< 3455627 码表［819］进行熵编码，输出压缩图像的比特序列， 实现了图像压缩。在接收端，则经过 3455627 熵解码、*+ 系数和 -+ 系数可变长解码、反量化后，再进行反 *+, 变换 得到重建图像。对一幅图像进行 $%&’ 编解码的 :-,;-< 程序流程图如 = 所示。 图 =! $%&’ 编译 :-,;-< 程序流程图 在图 = 的程序流程图中，在进行 3455627 编码时，对于*+ 系数，因为是对相邻图像块之间的差值进行编码，所以 在量化后扫描之前要先对 *+ 系数进行预处理。将量化后 *+ 的原始值替换成相邻图像块之间的差值；在对 -+ 系数 进行编码时，又要考虑 >\个系数全是零和连续出现 ?> 个 连零这 = 种特殊情况。 ??\? ;E72 #O >\?=O (# \CECCEJG #O >\?=O >? \2/JCF27E #O >( ??O (= \Q2RSA #O P? ??O \\6/FTNJIC #O 8U ?>O =9 \R2@FER2J #O P8 ?#O (# \ ! ! 由表 ? 实验结果可以看出，在很大的压缩比下，仍然得到 了比较高的峰值信噪比，并且重建图像的主观质量也很好。 图 \是 ;E72 和 Q2RSA 的原始图像，图 8 是经 $%&’ 压缩、重建得到的图像。在比较原始图像与重建图像时，主观 上看不出它们之间的差别。 图 8! ;E72 和 Q2RSA 的重建图像 ! ! 改变量化矩阵，对 ;E72 图像做不同的量化，在不同的压缩 比下，得到质量不同的重建图像。实验数据如表 = 所示。 表 !\对 &234 图像做不同压缩的实验结果 量化矩阵 编码比特率 +I6CJEGG K2A/I %LMK ! 倍乘 @CC 压缩比 !?U #O ?( 89O #8 N< =PO (9 !?8 #O =P =UO >U \ !?=O 9 #O \ ==O 9( \ ! ! ! ! ! ! ! ! 王成优 等：\图像压缩编码及其 &’()’* 仿真实现 第 + 期 续表 ! 量化矩阵 编码比特率 ./0-1233 4567/ #894 ! 倍乘 压缩比 !?; ,-- <= >< +?= @+ :* AA= B< !?+ <= CA +;= @< AD= @+ !?<= D <= ?@ @= +A AB= @B !?<= > += +> B= += AC D= @B A?= >B 由表 ; 数据做 )2E5 图像的率失真曲线如图 D 所示。 由图 D 可以看出，在很大的压缩范围内，在不同的压缩比和编码比特率下，重建图像的峰值信噪比都在 A< :* 以上。 对图像做不同的压缩，满足了不同的场合要求不同的图像 质量的实际需要。 图 D! )2E5 图像的率失真曲线 !\结\论 本文 首 先 介 绍 了 \压 缩 编 码 算 法，接 着 使 用&’()’* C= D 编程实现了 \图像压缩算法，对多幅标准 灰度图像进行实验仿真，并对实验数据进行分析，给出了经 典测试图像 )2E5 的率失真曲线。实验结果表明， \压缩算法实现简单，在很大的压缩范围内，都能得到 很好的重建图像质量。用 &’()’* 做仿真实验，方法简单 而且误差小，大大提高了图像压缩的效率和精度。F.( 变 换是最小均方误差准则下得出的次最佳正交变换，并且有 快速算法，因此它在硬件中也很容易实现，正是由于具有这 些优点，\压缩编码算法在图像压缩领域得到了越来越 广泛的应用。 参 考 文 献 ［+］ 林福宗= 多媒体技术基础［ &］= ; 版= 北京：清华大学出版 社，;<<;= ［;］ 罗倩玲= \编码与矢量量化编码方法比较［ \］= 电子测量 技术，;< ［A］ H’))’.$ % I= (J2 \ ［ \］= N$$$ (15E35L67/E3 /E ./E3M021 $K2L61/E7L3，+??;，A@： +@GA>= ［>］ N8O P N$. + ［D］ 卢 官 明，宗 昉= 数 字 电 视 原 理［ &］= 北 京：机 械 工 业 出 版 社，;< ［C］ 8’)O&O9 F= 数据压缩原理与应用［&］= ; 版= 吴乐南，译= 北 京：电子工业出版社，;< ［B］ 张益贞，刘滔= U73M5K . V V 实 现 &#$% P \编 解 码 技 术 ［&］= 北京：人民邮电出版社，;<<;= ［@］ 张志涌= 精通 &56K5, C= D 版［&］= 北京：北京航空航天大学出 版社，;< 作 者 简 介 王成优，男，+?B? 年出生，硕士研究生，主要研究方向为数字图 像与视频处理、小波分析等。 #$%& ’(：LJ2ESW/MXY5ESZ W5J//= L/0= LE ?+AB? JPEG图像压缩编码及其MATLAB仿真实现 作者： 王成优， 侯正信， Wang Chengyou， Hou Zhengxin 作者单位： 天津大学,天津,300072 刊名： 电子测量技术 英文刊名： ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2007，30(1) 被引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.林福宗 多媒体技术基础 2002 2.罗倩玲 JPEG编码与矢量量化编码方法比较[期刊论文]-电子测量技术 2005(04) 3.WALLACE G K The JPEG still picture compression standard 1992 4.ISO/IEC 10918-1|ITU-T Rec.T.81(JPEG).Digital compression and coding of continuous-tone still images 5.卢官明.宗昉 数字电视原理 2005 6.SALOMON D.吴乐南 数据压缩原理与应用 2003 7.张益贞.刘滔 Visual C++实现MPEG/JPEG编解码技术 2002 8.张志涌 精通Matlab 6.5版 2003 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzcljs200701045.aspx 授权使用：湖南工程学院(hunangcxy)，授权号：e2fa17e5-2db8-4e15-ac0b-9e940112bf94 下载时间：2011年2月24日 感谢您试用AnyBizSoft PDF to Word。 试用版仅能转换5页文档。 要转换全部文档，免费获取注册码请访问 http://www.anypdftools.com/pdf-to-word-cn.html =U