chp04_彩色数字图像基础

1、第4章 彩色数字图像基础 2/74 第第4章章 彩色数字图像基础目录彩色数字图像基础目录4.1 视觉系统对颜色的感知视觉系统对颜色的感知4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型4.2.1 显示彩色图像用RGB相加混色模型4.2.2 打印彩色图像用CMY相减混色模型4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性4.3.1 图像分辨率4.3.2 像素深度与阿尔法()通道4.3.3 真彩色、伪彩色与直接色4.4 图像的种类图像的种类4.4.1 矢量图与位图4.4.2 灰度图与彩色图4.5 伽马伽马()校正校正4.5.1 的概念4.5.2 校正4.6 JPEG压缩编码压缩编码4.6.1 JPEG算法概要4.

2、6.2 JPEG算法的主要计算步骤4.6.3 JPEG压缩和编码举例4.7 图像文件格式图像文件格式4.7.1 BMP文件格式4.7.2 GIF文件格式4.7.3 JPEG格式4.7.4 PNG格式参考文献和站点参考文献和站点 3/74 4.1 视觉系统对颜色的感知视觉系统对颜色的感知n颜色是什么颜色是什么视觉系统对可见光的感知结果n可见光是波长在380780 nm之间的电磁波，由许多不同波长的光组合成的，因此有多种颜色的感觉颜色只存在于眼睛和大脑n人的视网膜有对红、绿、蓝颜色敏感程度不同的三种锥体细胞n杆状体细胞在光功率极低的条件下才起作用4/74 4.1 视觉系统对颜色的感知视觉系统对颜色

3、的感知(续续)n视觉系统对颜色感知的特性视觉系统对颜色感知的特性眼睛本质上是一个照相机红、绿和蓝三种锥体细胞对不同频率的光的感知程度不同，对不同亮度的感知程度也不同自然界中的任何一种颜色都可以由R，G，B这三种颜色值之和来确定，它们构成一个三维的RGB矢量空间5/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型n显示彩色图像用显示彩色图像用RGB相加混色模型相加混色模型能发出光波的物体称为有源物体，它的颜色由该物体发出的光波决定n红绿蓝三种波长的光，不同的相对强度组合产生不同颜色RGB相加混色模型n组合红、绿和蓝光波来产生特定颜色的方法叫做相加混色法(additive color mixture)

4、，即RGB相加混色模型任何一种颜色都可用三种基本颜色按不同的比例混合得到颜色颜色R(%)G(%)B(%)比如：比如：255 0 06/74 7/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型(续续1)当三基色等量相加时，得到白色；等量的红绿相加而蓝为0时得到黄色；等量的红蓝相加而绿为0时得到品红色；等量的绿蓝相加而红为0时得到青色。图4-1 彩色显像产生颜色的原理 图4-2 相加混色 8/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型(续续2)彩色图像n一幅彩色图像可以看成是由许多的点组成的n图像中的单个点称为像素(pixel)n一个像素值通常用R，G，B三个分量表示。RGB颜色000黑001蓝010

5、绿011青100红101品红110黄111白表4-1相加色图4-3 一幅图像由许多像素组成 9/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型(续续3)n打印彩色图像用打印彩色图像用CMY相减混色模型相减混色模型不发光波的物体称为无源物体，它的颜色由该物体吸收或者反射哪些光波决定用n用彩色墨水或颜料进行混合，绘制的图画是一种无源物体，用这种方法生成的颜色称为相减色CMY相减混色模型n用三种基本颜色即青色、品红和黄色的颜料按一定比例混合得到颜色的方法，通常写成CMY，称为CMY模型n任何一种颜色都可以用青色、品红和黄色混合得到10/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型(续续4)在相减混色中,

6、当三基色等量相减时得到黑色；。按每个像素每种颜色用1位表示，相减法产生的8种颜色图4-4 相减混色 11/74 C(青色)M(品红) Y(黄色) 相减色000白001黄010品红011红100青101绿110蓝111黑表4-3 相减色 12/74 4.2 图像的颜色模型图像的颜色模型(续续5)n相加色与相减色是互补色相加色与相减色是互补色相加混色和相减混色之间成对出现互补色利用它们之间的关系，可把显示的颜色转换成打印的颜色在RGB中的颜色值为1的地方，在CMY对应的位置上，其颜色值为0。例如，RGB为0 1 0时，对应CMY为1 0 1 相加混色(RGB)相减混色(CMY)生成的颜色00011

7、1黑001110蓝010101绿011100青100011红101010品红110001黄111000白表4-4 相加色与相减色的关系13/74 4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性n图像分辨率图像分辨率(resolution)屏幕分辨率(screen resolution)n衡量显示设备再现图像时所能达到的精细程度的度量方法。也称显示分辨率n用“水平像素数垂直像素数”表示，如640480表示整个显示屏含有307200个显像点n传统电视屏幕的宽高比为4:3；高清晰度电视屏幕的宽高比为16 9图像分辨率(image resolution)n图像精细程度的度量方法。图像分辨率也称空间分辨率

8、(spatial resolution)和像素分辨率(pixel resolution)14/74 4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性(续续1)在图像显示应用中的图像分辨率表示法n(1) 物理尺寸：每毫米线数(或行数)n(2) 行列像素：像素/行行/幅，如640像素/行480行/幅n(3) 像素总数：如数码相机上标的500万像素n(4) 单位长度上的像素：如像素每英寸(pixels per inch，PPI)n(5) 线对(line pair)数：以黑白相邻的两条线为一对，如5对线在图像数字化和打印应用中的图像分辨率表示法n通常用多少点每英寸(dots per inch，DPI)表示

9、，如300 DPIn分辨率越高，图像质量就越高，像素就越多，要求存储容量就越大图像分辨率与屏幕分辨率是两个不同的概念n从行列像素角度看，图像分辨率是构成一幅图像的像素数目，而屏幕分辨率是显示图像的区域大小 15/74 4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性(续续2)n像素深度与阿尔法像素深度与阿尔法()通道通道 存储每个像素所用的位数n例如，用R，G，B三个分量表示的彩色图像，若每个分量用8位表示，那么一个像素共用24位表示，就说像素深度为24位像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数n例如，像素深度为24位时，每个像素可以是224=16

10、777 216种颜色中的一种像素深度越深，表达的颜色数目就越多，所占用的存储空间也越大。相反，如果像素深度太浅，则影响图像的质量，图像看起来让人觉得很粗糙和很不自然16/74 4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性(续续3)n阿尔法阿尔法()通道通道在每个像素用32位表示的图像表示法中的高8位，其余24位是颜色通道，红色、绿色和蓝色分量各占一个8位的通道 用于表示像素在对象中的透明度n例如，用两幅图像A和B混合成一幅新图像，新图像(New)的像素为：New pixel =(alpha)(pixel A color) +(alpha)(pixel B color)n又如，一个像素(A，R，

11、G，B)的四个分量都用规一化的数值表示时，u像素值为(1，1，0，0)时显示红色，表示红色强度为1u像素值为(0.5，1，0，0)时，使用通道中的预乘数0.5与R，G，B相乘，其结果为(0.5,0.5,0,0)，表示红色强度为0.5 17/74 4.3 图像的三个基本属性图像的三个基本属性(续续4)n真彩色、伪彩色与直接色真彩色、伪彩色与直接色 真彩色(true color) n每个像素的颜色值用红(R)、绿(G)和蓝(B)表示的颜色n通常用24位表示，其颜色数22416 777 216种。也称24位颜色(24-bit color)或全彩色(full color)伪彩色(pseudo colo

12、r)n将像素值当作彩色查找表(color look-up table，CLUT)的表项入口地址，查找显示图像时要使用的R，G，B值，用查找出的R，G，B值产生的彩色n使用查找得到的R，G，B数值显示的彩色是真的，但不是图像本身真正的颜色，它没有完全反映原图的颜色直接色(direct color)n每个像素值由R，G，B分量构成，每个分量作为单独的索引值对它做变换，用变换后的R，G，B值产生的颜色16色标准VGA调色板 代码 R G B 颜色名称 效果 0 0 0 0 黑(Black) 1 0 0 128 深蓝(Navy) 2 0 128 0 深绿(Dark Green) 3 0 128 128

13、 深青(Dark Cyan) 4 128 0 0 深红(Maroon) 5 128 0 128 紫(Purple) 6 128 128 0 橄榄绿(Olive) 7 192 192 192 灰白(Light gray) 8 128 128 128 深灰(Dark gray) 9 0 0 255 蓝( blue) 10 0 255 0 绿( green) 11 0 255 255 青(cyan) 12 255 0 0 红( red) 13 255 0 255 品红( magenta) 14 255 255 0 黄(Yellow) 15 255 255 255 白(white) 调色板 说明无真彩

14、色显示，无需调色板 调色板与图像原有颜色匹配，故颜色偏差很小 调色板与原图不匹配，图像出现色偏 20/74 4.4 图像的种类图像的种类n矢量图矢量图(vector graphics) 根据数学规则描述而生成的图n用数学描述的点、线、弧、曲线、多边形和其他几何实体和几何位置来表示，创建的图是对象的集合而不是点或像素模式的图n绘制和显示矢量图的软件通常称为绘图程序(draw programs)；存放矢量图的存储格式称为矢量图格式优点n目标图像的移动、缩小或放大、旋转、拷贝、属性(如线条变宽变细、颜色)变更都很容易做到n相同或类似的图可以把它们当作图的构造块，并把它们存到图库中，这样不仅可加速矢量

15、图的生成，而且可减小矢量图的文件大小局限性n很难用数学方法来描述真实世界的彩照，这就要用位图法表示21/74 4.4 图像的种类图像的种类(续续1) 图4-5 矢量图与位图22/74 4.4 图像的种类图像的种类(续续2)n位图位图(bitmap，bitmapped image )用像素值阵列表示的图n对位图进行操作时，只能对图中的像素进行操作，而不能把位图中的物体作为独立实体进行操作。也称光栅图(raster graphics)n画位图或编辑位图的软件称为画图程序(paint programs)；存放位图的格式称为位图格式特性n位图的获取通常用扫描仪、数码相机、摄像机、录像机、视像光盘和相关

16、的数字化设备n位图文件占据的存储空间比较大n影响位图文件大小的因素u图像分辨率u像素深度23/74 4.4 图像的种类图像的种类(续续3)n灰度图灰度图(gray-scale image或或intensity image)只有明暗不同的像素而没有彩色像素组成的图像只有黑白两种颜色的图像称为单色图像(monochrome/bit image)n每个像素的像素值用一位存储，其值是“0”或“1”用一个字节表示一个像素的灰度图(256级灰度)n一幅640480的灰度图像需要占据300 KB的存储空间图4-6 (a) 标准单色图图4-6(b) 标准灰度图24/74 4.4 图像的种类图像的种类(续续4)

17、n彩色图像彩色图像(color image)每个像素包含颜色信息的图像。可按照颜色的数目划分n256色图像：每个像素的R、G和B值用一个字节来表示n真彩色图像：每个像素的R，G，B分量分别用一个字节表示图4-7 256色标准图像 图4-8 24位标准图像 25/74 4.5 伽马伽马( )校正校正n 校正校正(gamma correction)为补偿显示设备非线性的显示特性而采用的校正技术n显示设备产生的光亮度与输入给它的电压之间呈现的关系为 光亮度 (输入电压) 其中，是幂函数的指数，是一个常数，用来衡量非线性部件的转换特性n在把输入电压送到显示设备之前对它做一次变换，使输入到显示设备的电压

18、= (输入电压) ，这个变换称为校正n显示设备不同，的值也有所不同。阴极射线管(CRT)典型的值在2.252.45之间 26/74 4.5 伽马伽马( )校正校正(续续1)27/74 4.5 伽马伽马( )校正校正(续续2)28/74 4.5 伽马伽马( )校正校正(续续3)29/74 4.6 JPEG压缩编码压缩编码nJPEG是什么是什么Joint Photographic Experts Group的缩写，联合图像专家组n目的：建立一种通用性很高的彩色图像压缩标准。JPEG标准n静态图像数据压缩标准，用于压缩灰度图像和彩色图像。两种基本压缩算法：u有损压缩算法u采用以预测技术为基础的无损压

19、缩算法JPEG格式n存放使用JPEG压缩的图像文件交换格式30/74 4.6.1 JPEG要考虑的因素要考虑的因素n1、顺序显示与累进显示、顺序显示与累进显示类别典型代表显示方式硬拷贝图像电传顺序显示软拷贝图像检索服务系统、远程会议系统累进显示JPEG压缩编码不仅应提供顺序显示，还提供累进显示压缩编码不仅应提供顺序显示，还提供累进显示传真机传真机远程会议系统远程会议系统31/74 n2、图像质量的选择、图像质量的选择压缩比与失真32/74 n3、失真编码和无失真编码、失真编码和无失真编码失真编码：编解码过程中产生了信息丢失。无失真编码：编解码过程中不产生了信息丢失。 JPEG算法考虑到广泛应用

20、，不仅包括有失真编码，也包括无失真编码。33/74 n4、JPEG算法是一种高效编码方式算法是一种高效编码方式既要减少存储容量，又要具有较好的图像质量。基本算法是以DCT，是一种不可逆的有失真的压缩编码。34/74 4.6.2 基本处理的算法基本处理的算法n1、JPEG基本处理算法的主要步骤基本处理算法的主要步骤35/74 nJPEG算法主要包括算法主要包括正向离散余弦变换(FDCT)。 量化(quantization)。 使用DPCM对直流系数(DC)进行编码。 Z字形编码(zigzag scan)。 使用行程长度编码(run-length encoding，RLE)对交流系数(AC)进行编

21、码。 36/74 n2、DCT变换变换（1）像素块n对每个单独的彩色图像分量，把整个分量图像分成88的图像块。888888像素块1像素块2像素块1像素块i像素块i+1像素块j37/74 n（2）正向离散余弦变换）正向离散余弦变换(FDCT)将88像素块进行DCT变换，把能量集中在少数几个系数上。 38/74 n DCT变换使用下式计算变换使用下式计算式中，式中，i，j表示像素在像素块中的位置；表示像素在像素块中的位置； u，v表示表示DCT系数的位置；系数的位置； C(u), C(v) = 1/ （当（当u, v = 0）；）； C(u), C(v) = 1（当（当u, v 0 ）。）。 f(

22、i, j)经经DCT变换之后，得到变换之后，得到64个系数个系数Fuv 。 F(0，0)是是直流系数直流系数，其他为交流系数。，其他为交流系数。 39/74 反变换使用下式计算反变换使用下式计算 式中，式中，i，j表示像素在像素块中的位置；表示像素在像素块中的位置； u，v表示表示DCT系数的位置；系数的位置； C(u), C(v) = 1/ （当（当u, v = 0）；）； C(u), C(v) = 1（当（当u, v 0 ）。）。40/74 n经过反变换，如果经过反变换，如果fij的值超过指定的的值超过指定的精度，则要进行精度，则要进行“限幅限幅”处理。处理。当当fij精度为精度为8bit

23、时，时，nfij 255；当fij 255nfij 0；当fij 4095nfij 0；当fij 041/74 159 153 158 152 143 138 132 132164 162 162 157 151 142 134 132167 168 161 160 156 145 139 134164 168 161 166 162 152 149 141171 166 168 167 163 162 157 151173 164 169 170 166 166 162 161175 169 172 175 174 172 174 166173 172 175 173 180 181 177

24、 172(a)8*8像素块260 49 -16 5 2 4 0 1-79 36 -2 -7 1 -3 -1 -2 0 -8 3 -2 -2 1 5 1 -8 -4 5 -4 1 7 6 -2 -2 -6 -1 0 -4 -1 0 -1 -3 -2 -1 -1 1 2 -5 -1 -4 -1 1 0 0 -2 2 0 1 1 1 1 -1 1 0 0 16 4 -2 0 0 0 0 0 -7 3 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -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

25、 0 0 0 0(b)DCT系数(c)量化DCT系数 16 11 10 16 24 40 51 61 12 12 14 19 26 58 60 55 14 13 16 24 20 57 69 56 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99DCT（d）量化表说明量化42/74 n3、量化、量化(quantization)量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化。量化的目的是减

26、小非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目。量化是图像质量下降的最主要原因。使用均匀量化器进行量化。43/74 n变换系数变换系数Suv的量化利用量化表的量化利用量化表Quv完成。量完成。量化表对不同位置的化表对不同位置的Suv取不同步长进行量化。取不同步长进行量化。n量化系数量化系数ruv=round(Suv/Quv)四舍五入运算。44/74 n通过通过Quv值的选择，可实现图像质量的控制。若值的选择，可实现图像质量的控制。若设定设定Quv值较小，可得到较好的图像质量。反之，值较小，可得到较好的图像质量。反之，亦然。亦然。n因此，只要变化量化表因此，只要变化量化表Quv，就能有效控制图像

27、质就能有效控制图像质量和编码信息量。量和编码信息量。45/74 表表1 亮度量化值表亮度量化值表 表表2 色度量化值色度量化值 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：亮度量化值和表：亮度量化值和色差量化值色差量化值。人眼对低频分量的图像比对高频分量的图像更敏感，因此图人眼对低频分量的图像比对高频分量的图像更敏感，因此图中的中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。量化表量化表46/74 260 49 -16 5 2 4 0 1-79 36 -2 -7 1 -3 -1 -2 0 -8 3

28、 -2 -2 1 5 1 -8 -4 5 -4 1 7 6 -2 -2 -6 -1 0 -4 -1 0 -1 -3 -2 -1 -1 1 2 -5 -1 -4 -1 1 0 0 -2 2 0 1 1 1 1 -1 1 0 0 16 4 -2 0 0 0 0 0 -7 3 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -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 0DCT系数量化DCT系数 16 11 10 16 24 40 51 61 12 12 14 19 26 58

29、60 55 14 13 16 24 20 57 69 56 14 17 22 29 51 87 80 62 18 22 37 56 68 109 103 77 24 35 55 64 81 104 113 92 49 64 78 87 103 121 120 101 72 92 95 98 112 100 103 99量化表说明量化基于基于S00=260, Q00=16, 则则r00=round(260/16)=16基于基于S01=49, Q01=11, 则则r01=round(49/11)=4基于基于S10=-79, Q10=12, 则则r00=round(-79/12)=-747/74 n

30、4、熵编码、熵编码使用哈夫曼编码器来减少熵，可以使用很简单的查表(lookup table)方法进行编码。高频符号分配短码，低频符号分配长码。这种可变长度的哈夫曼码表可以事先进行定义。 哈夫曼编码对DCT系数中的直流DC系数（r00）和交流AC系数（ r00以外）作进一步的压缩。48/74 n（1）DC系数的哈夫曼编码系数的哈夫曼编码块延时+-+DC差分分 组一维哈夫曼编码DC码本表组号SSSS附加位DC码字DC系数的哈夫曼编码49/74 DC系数的差分系数的差分n对对DC系数的哈夫曼编码不是直接对系数的哈夫曼编码不是直接对DC系数本身，系数本身，而是而是对相邻像素块对应系数的差分值进行编码对

31、相邻像素块对应系数的差分值进行编码。像素块i-1像素块iDCi-1DCiDCi=DCi-DCi-1DC系数表示系数表示8*8像素块信号的像素块信号的平均值。相邻像素块间平均值。相邻像素块间DC系系数差值不会很大，而且很多数差值不会很大，而且很多趋于零。因此可以大大提高趋于零。因此可以大大提高编码效率。编码效率。50/74 分分 组组n哈夫曼编码将哈夫曼编码将DC系数的差分值分成若干组，并以系数的差分值分成若干组，并以SSSS表示不同的组号。对于不同组号的差分值，表示不同的组号。对于不同组号的差分值，给予不同的附加字位，即在编码数据后加上不同给予不同的附加字位，即在编码数据后加上不同的附加位数据

32、。的附加位数据。51/74 n例如，组号为例如，组号为3的差分值为（的差分值为（-7.-4，4.7）包括数值范围包括数值范围-7-4和和4-7的范围，整的范围，整数值有：数值有：-7，-6，-5，-4 4，5，6，7n如果如果SSSS=3，附加位查表为，附加位查表为3，其附加，其附加位的具体数据，由差分值的大小所决定。位的具体数据，由差分值的大小所决定。52/74 n以第三组为例，附加位数值的分配如图：53/74 哈夫曼编码哈夫曼编码n根据根据DC差分值的不同组号，通过码本表可差分值的不同组号，通过码本表可决定该差分值的哈夫曼编码的数据决定该差分值的哈夫曼编码的数据码字。码字。54/74 n设

33、当前像素块设当前像素块i的的r00（DC值）为值）为16，相邻前，相邻前一像素一像素i-1的的r00为为25，其差值为，其差值为nDCi=16-25=-9差分值 附加值（四位）-15 0000-14 0001-13 0010-12 0011-11 0100-10 0101-9 0110-8 0111 8 1000 9 100110 101011 101112 1100 13 110114 111015 111155/74 nSSSS=4，查亮度，查亮度DC系数码本表，对应码字系数码本表，对应码字101n附加位编码附加位编码0110DCi=-9的哈夫曼编码码字应为的哈夫曼编码码字应为101011

34、0差分值 附加值（四位）-15 0000-14 0001-13 0010-12 0011-11 0100-10 0101-9 0110-8 0111 8 1000 9 100110 101011 101112 1100 13 110114 111015 111156/74 n（2）AC系数的哈夫曼编码系数的哈夫曼编码AC系数的哈夫曼编码Z形扫描附加位二维哈夫曼编码AC码本表组号SSSSAC码字AC系数系数=0YESNO分组行程统计57/74 n量化后的系数要重新编排，目的是为了量化后的系数要重新编排，目的是为了增加连续的增加连续的“0”系数的个数，就是系数的个数，就是“0”的游程长度，方法是按

35、照的游程长度，方法是按照Z字形的式样编字形的式样编排。这样就把一个排。这样就把一个8 8的矩阵变成一个的矩阵变成一个1 64的矢量，频率较低的系数放在矢量的矢量，频率较低的系数放在矢量的顶部。的顶部。 Z字形编码字形编码(zigzag scan)58/74 量化量化DCT系数的编排系数的编排 0156141527282471316262942381217253041439111824314044531019233239455254202233384651556021343747505659613536484957586263AC01AC77DC59/74 nAC系数的数值，一种为零，称为无效系

36、系数的数值，一种为零，称为无效系数，一种非零，称为有效系数。数，一种非零，称为有效系数。行程长度行程长度Z形扫描AC系数系数系数=0YESNO分组分组行程统计行程统计 16 4 -2 0 0 0 0 0 -7 3 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -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 0 060/74 n连续的无效系数（零系数）的个数为行连续的无效系数（零系数）的个数为行程长度，以程长度，以RRRR表示。表示。n若从若从AC05前前连续出现无效系数为连续出

37、现无效系数为5个，个，RRRR=5. 16 4 -2 0 0 1 0 0 -7 3 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -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 0 061/74 n其方式与其方式与DC系数分组类似。组号用系数分组类似。组号用SSSS表示。表示。分分 组组62/74 n如果如果AC系数中，开始的有效系数系数中，开始的有效系数r01=4故，故，SSSS=3，附加位为，附加位为3，附加值为，附加值为10063/74 nAC系数的哈夫曼编码是基于码本表

38、进行编码的。系数的哈夫曼编码是基于码本表进行编码的。根据根据AC系数的分组号系数的分组号SSSS和该系数前无效系数和该系数前无效系数的行程长度的行程长度RRRR可得到该可得到该AC系数的码字，再加系数的码字，再加上附加位，即可得到哈夫曼编码的码字。上附加位，即可得到哈夫曼编码的码字。哈夫曼编码哈夫曼编码64/74 65/74 n所以，分组号为所以，分组号为SSSS=3，即，即RRRR=0，故，故RRRR/SSSS为为0/3，查表对应码字为，查表对应码字为100，所以所以r01的哈夫曼编码为的哈夫曼编码为100100例例 166/74 n有效系数有效系数r10=-7。nSSSS=3，RRRR=0

39、，附加位码字为，附加位码字为000。nRRRR/SSSS=0/3，查表码字为，查表码字为100，所以，所以r01的哈夫的哈夫曼编码为曼编码为100000例例 267/74 n有效系数有效系数r11=3,SSSS=2 ，附加位码字为，附加位码字为11。nr11前前r20为无效系数为无效系数“零零”，RRRR=1。nRRRR/SSSS=1/2，查表码字为，查表码字为11011，所以，所以r11的哈夫的哈夫曼编码为曼编码为1101111差分值差分值 码字码字 -3 00 -2 01 2 10 3 11例例 3 有效系数有效系数r1168/74 4.7 图像文件格式图像文件格式 图像文件格式是存储图形

40、或图像数据的数据结构图像文件格式是存储图形或图像数据的数据结构nBMP文件格式文件格式 bitmap的简写 Windows的标准位图文件格式与设备无关的位图(DIB)文件格式文件扩展名是.bmp69/74 4.7 图像文件格式图像文件格式(续续1) 文件结构nBMP位图文件可看成由4个部分组成u位图文件头(bitmap-file header)u位图信息头(bitmap-information header)u彩色表(color table) u位图的字节(byte)阵列n数据结构各部分的名称见表4-14组成部分的名称数据结构的名称位图文件头(bitmap-file header)BITMAP

41、FILEHEADER位图信息头(bitmap-information header)BITMAPINFOHEADER彩色表(color table)RGBQUAD图像数据阵列字节(byte)BYTE表4-14 BMP图像文件结构 70/74 4.7 图像文件格式图像文件格式(续续2)nGIF格式格式图形文件交换格式图形文件交换格式Graphics Interchange Format的缩写图像的相关信息以数据块(block)为单位n一个GIF文件由表示图形/图像的数 据块、数据子块以及显示图形/图像的控制信息块组成 在一个文件中可存放多幅彩色图形/图像，并可像幻灯片那样显示或像动画那样演示采用

42、LZW压缩算法来压缩图像数据用户可为图像设置透明(transparency)的背景71/74 4.7 图像文件格式图像文件格式(续续3)nJPEG格式格式 Joint Photographic Experts Group的缩写 JPEG委员会在制定JPEG标准时定义了许多标记(marker)，用来区分和识别图像数据及其相关信息72/74 4.7 图像文件格式图像文件格式(续续4)nPNG格式格式便携网络图形格式便携网络图形格式Portable Network Graphic Format的简称20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特性用来存储灰度图像时，灰度图像的深度可多达16位，存储彩色图像时，彩色图像的深度可多达48位，并且还可存储多达16位的通道数据PNG使用从LZ77派生的数据无损压缩算法 73/74 4.7 图像文件格式图像文件格式(续续5)保留的GIF文件格式特性n使用彩色查找表或称调色板，支持256种颜色的彩色图像n流式读/写性能(streamability)：允许连续读出和写入图像数据，这个特性很适合于在通信过程中生成和显示图像n逐次逼近显示(progressive display)：可使在通信链