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文档简介
1、精选优质文档-倾情为你奉上图像压缩编码实验报告一、 实验目的1. 了解有关数字图像压缩的基本概念,了解几种常用的图像压缩编码方式; 2. 进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换(DCT)变换的原理及含义;3. 掌握编程实现离散余弦变换(DCT)变换及JPEG编码的方法;4. 对重建图像的质量进行评价。二、 实验原理1、图像压缩基本概念及原理图像压缩主要目的是为了节省存储空间,增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少,压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩,无损压缩不可能达到很高的压缩比;损失图像质量的压缩称为有损压缩,高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对图像重新进
2、行编码,希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的图像压缩编码方法,从压缩编码算法原理上可以分为以下3类:(1)无损压缩编码种类哈夫曼(Huffman)编码,算术编码,行程(RLE)编码,Lempel zev编码。(2)有损压缩编码种类预测编码,DPCM,运动补偿;频率域方法:正交变换编码(如DCT),子带编码;空间域方法:统计分块编码;模型方法:分形编码,模型基编码;基于重要性:滤波,子采样,比特分配,向量量化;(3)混合编码JBIG,H.261,JPEG,MPEG等技术标准。2、JPEG 压缩编码原理JPEG是一个应用广泛的静态图像数据压缩标准,其中包含两种压缩算法(DCT和DPCM),并
3、考虑了人眼的视觉特性,在量化和无损压缩编码方面综合权衡,达到较大的压缩比(25:1以上)。JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。其中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式,又称为基本系统。JPEG 的压缩编码大致分成三个步骤:(1) 使用正向离散余弦变换(forward discrete cosine transform,FDCT)把空间域表示的图变换成频率域表示的图。 (2) 使用加权函数对DCT系数进行量化,该加权函数使得压缩效果对于人的视觉系统最佳。 (3) 使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。3、离散余弦变换(DCT)变换原理离散余弦变换(DCT)是一种实数域变换,其变换核为
4、实数余弦函数,图像处理运用的是二维离散余弦变换,对图像进行DCT,可以使得图像的重要可视信息都集中在DCT的一小部分系数中。 二维DCT变换是在一维的基础上再进行一次DCT变换,公式如下: (1)为原图像,经DCT 变换之后,为变换矩阵。是直流分量,其他为交流分量。上述公式可表示为矩阵形式: (2)其中是变换系数矩阵,为正交阵。逆DCT 变换: (3)这里我们只讨论两个N相等的情况,即图像为方形(行列数相等),在实际应用中对不是方阵的数据都应先补齐再进行变换的。4、图象质量评价保真则是压缩后图象质量评价的标准。客观保真度准则:原图象和压缩图象之间的均方根误差或压缩后图象的均方根信噪比
5、。主观保真度准则:极好、良好、通过、勉强、低劣、不能用。客观保真度准则新旧图像的均方误差 (4)均方根误差 (5)把压缩后图像表示成原图像和噪声的叠加 (6)均方信噪比 (7)3、 实验步骤1. 实验一代码 %图像压缩编码IM = imread('C:UserslmengDesktopdongman.jpg')I = rgb2gray(IM); % 将彩色图灰度化I1 = im2double(I); % 图像存储类型转换T = myDCT(8); % 使用由函数dctmtx返回的DCT变换矩阵,dctmtx的调用格式为 % 产生二维DCT变换矩阵L = blkproc(I1,8
6、 8,'P1*x*P2',T,T'); % 继而利用blkproc函数完成分块操作 % 计算二维DCT,矩阵T及其转置T是DCT函数P1*x*P2的参数 % 完成对每个子块的DCT变换Mask= 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; %二值掩膜,用来压缩DCT系数,只留下DCT系数中左上角的10个L2=blkproc(L,8 8,'P1.*x
7、39;,Mask); % 去除每个字块中的多余交流分量系数I2=blkproc(L2,8 8,'P1*x*P2',T',T);imwrite(I2,'after.jpg')figure;subplot(121),imshow(I1),title('原图');subplot(122),imshow(I2),title('压缩后的图像1');ee=myee(I1,I2); %新旧图像的均方误差 结果如下 分析评价:新旧图像均方误差为0.0035均方根误差为 0.05916压缩成度为勉强2、 实验二代码 %图像压缩编码IM =
8、imread('C:UserslmengDesktopdongman.jpg')I = rgb2gray(IM); % 将彩色图灰度化I1 = im2double(I); % 图像存储类型转换N = 512; %划分后子块的大小T = myDCT(N); % 使用由函数dctmtx返回的DCT变换矩阵,dctmtx的调用格式为 % 产生二维DCT变换矩阵L = blkproc(I1,N N,'P1*x*P2',T,T'); % 继而利用blkproc函数完成分块操作 % 计算二维DCT,矩阵T及其转置T是DCT函数P1*x*P2的参数 % 完成对每个子块
9、的DCT变换Mask=zeros(N,N);n = 1; %第一行保存分量的个数,呈下三角形,且有n<=Nfor i=1:nMask(i,1:n-i+1)=1;end %二值掩膜,用来压缩DCT系数,只留下DCT系数中左上角的1个L2=blkproc(L,N N,'P1.*x',Mask); % 去除每个字块中的多余交流分量系数I2=blkproc(L2,N N,'P1*x*P2',T',T);imwrite(I2,'after.jpg')figure;subplot(121),imshow(I1),title('原图
10、9;);subplot(122),imshow(I2),title('压缩后的图像2');ee=myee(I1,I2); %新旧图像的均方误差结果:分析:新旧图像均方误差为0.0352均方根误差为0.18762结果不可用3、 实验三代码%图像压缩编码IM = imread('C:UserslmengDesktopdongman.jpg')I = rgb2gray(IM); % 将彩色图灰度化I1 = im2double(I); % 图像存储类型转换N = 512; %划分后子块的大小T = myDCT(N); % 使用由函数dctmtx返回的DCT变换矩阵,dc
11、tmtx的调用格式为 % 产生二维DCT变换矩阵L = blkproc(I1,N N,'P1*x*P2',T,T'); % 继而利用blkproc函数完成分块操作 % 计算二维DCT,矩阵T及其转置T是DCT函数P1*x*P2的参数 % 完成对每个子块的DCT变换Mask=zeros(N,N);n = 62; %第一行保存分量的个数,呈下三角形,且有n<=Nfor i=1:nMask(i,1:n-i+1)=1;end %二值掩膜,用来压缩DCT系数,只留下DCT系数中左上角的1个L2=blkproc(L,N N,'P1.*x',Mask); % 去除每个字块中的多余交流分量系数I2=blkproc(L2,N N,'P1*x*P2',T',T);imwrite(I2,'after.jpg&
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