基于DCT變換的數(shù)字圖像壓縮(實驗4報告)7頁

1、多媒體技術(shù)實驗報告學(xué)院： 城南學(xué)院通信1202班姓名學(xué)號指導(dǎo)老師：尹波時間：2015/12/09教師評語：成績 評閱教師 日期 實驗四：數(shù)字圖像壓縮1實驗?zāi)康?) 理解有損壓縮和無損壓縮的概念；2) 理解圖像壓縮的主要原則和目的；3) 了解幾種常用的圖像壓縮編碼方式；4) 利用MATLAB程序進行圖像壓縮。2. 實驗原理1) 圖像壓縮原理圖像壓縮主要目的是為了節(jié)省存儲空間，增加傳輸速度。圖像壓縮的理想標(biāo)準(zhǔn)是信息丟失最少，壓縮比例最大。不損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為無損壓縮，無損壓縮不可能達到很高的壓縮比；損失圖像質(zhì)量的壓縮稱為有損壓縮，高的壓縮比是以犧牲圖像質(zhì)量為代價的。壓縮的實現(xiàn)方法是對圖像重新進

2、行編碼，希望用更少的數(shù)據(jù)表示圖像。信息的冗余量有許多種，如空間冗余，時間冗余，結(jié)構(gòu)冗余，知識冗余，視覺冗余等，數(shù)據(jù)壓縮實質(zhì)上是減少這些冗余量。高效編碼的主要方法是盡可能去除圖像中的冗余成分，從而以最小的碼元包含最大的圖像信息。編碼壓縮方法有許多種，從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法，從信息論角度出發(fā)可分為兩大類。冗余度壓縮方法，也稱無損壓縮、信息保持編碼或嫡編碼。具體說就是解碼圖像和壓縮編碼前的圖像嚴(yán)格相同，沒有失真，從數(shù)學(xué)上講是一種可逆運算。信息量壓縮方法，也稱有損壓縮、失真度編碼或煙壓縮編碼。也就是說解碼圖像和原始圖像是有差別的，允許有一定的失真。本實驗主要利用MATLAB程序進行離散余弦變

3、換（DCT）壓縮和行程編碼（Run Length Encoding， RLE）。2）離散余弦變換(DCT)圖像壓縮原理離散余弦變換DCT在圖像壓縮中具有廣泛的應(yīng)用，它是JPEG、MPEG等數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)的重要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。l 用DCT壓縮圖像的過程為： 首先將輸入圖像分解為8×8或16×16的塊，然后對每個子塊進行二維DCT變換。 將變換后得到的量化的DCT系數(shù)進行編碼和傳送，形成壓縮后的圖像格式。l 用DCT解壓的過程為： 對每個8×8或16×16塊進行二維DCT反變換。 將反變換的矩陣的塊合成一個單一的圖像。 余弦變換具有把高度相關(guān)數(shù)據(jù)能量集中的趨勢，DC

4、T變換后矩陣的能量集中在矩陣的左上角，右下的大多數(shù)的DCT系數(shù)值非常接近于0。對于通常的圖像來說，舍棄這些接近于0的DCT的系數(shù)值，并不會對重構(gòu)圖像的畫面質(zhì)量帶來顯著的下降。所以，利用DCT變換進行圖像壓縮可以節(jié)約大量的存儲空間。壓縮應(yīng)該在最合理地近似原圖像的情況下使用最少的系數(shù)。使用系數(shù)的多少也決定了壓縮比的大小。在壓縮過程的第2步中，可以合理地舍棄一些系數(shù)，從而得到壓縮的目的。在壓縮過程的第2步，還可以采用RLE和Huffman編碼來進一步壓縮。3. 實驗步驟1） 在matlab命令窗口中直接輸入dctdemo選圖像flower如圖所示：在右上角8*8 DCT系數(shù)圖下，調(diào)節(jié)系數(shù)選擇滑塊。保

5、留系數(shù)為白色，置零系數(shù)為黑色。按Apply鍵，比較原始圖象、恢復(fù)圖象、誤差圖象，觀察原始圖象與恢復(fù)圖象的均方誤差，改變系數(shù)選擇滑塊的位置，重做上步。 2）利用離散余弦變換進行JPEG圖像壓縮。l 使用函數(shù)dctmtx()產(chǎn)生DCT變換矩陣T=dctmtx(8);%產(chǎn)生二維8*8 DCT變換矩陣；l 使用blkproc ()函數(shù)對圖像進行分塊處理 先使用rgb2gray()函數(shù)將原始圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖；再使用blkproc ()函數(shù)對圖像進行分塊處理。B=blkproc(I,8,8,'P1*x*P2',T,T'); %二值掩模，用來壓縮DCT系數(shù)，只留下

6、DCT系數(shù)中左上角的10個mask=1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 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 0 ;B2=blkproc(B,8 8,'P1.*x',mask) ; %只保留DCT變換的10個系數(shù)I2=blkproc(B2,8 8,'P1*x*P2',T',T) ; %重構(gòu)圖像4. 實驗代碼I1=imread('D:Backup我的文檔503-100len

7、a.jpg');I=rgb2gray(I1);I=im2double(I);T=dctmtx(8);B=blkproc(I,8,8,'P1*x*P2',T,T'); mask=1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 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 0; B2=blkproc(B,8 8,'P1.*x',mask);I2=blkproc(B2,8 8,'P1*x*P2',T',T); figure,subplot(1,2,1);imshow(I); title('原始圖像'); subplot(1,2,2);imshow(I2); title(&#