JPEG原理詳細(xì)實(shí)例分析

1、JPEG原理詳細(xì)實(shí)例分析作為一個基本的圖像壓縮方式，已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，但相關(guān)的基本原理，卻經(jīng)常被忽視，或解釋得很不確切。這里我們詳細(xì)討論一下的編碼原理，并結(jié)合實(shí)例來給出一個更加感性的認(rèn)識。編碼的詳細(xì)過程有著諸多的信息可以給我們巨大的啟發(fā)，我們在這里討論的就是要對這些信息做一個具體細(xì)致的分析，通過我們的討論，大家會對編碼過程中出現(xiàn)的內(nèi)容有一個確切的了解，并且能了解到這些內(nèi)容的來龍去脈。一、系統(tǒng)架構(gòu)本文以一個實(shí)際的產(chǎn)品為例，來說明在其中的應(yīng)用。TV共享匚二U=-匚二.MediaFiles家庭網(wǎng)絡(luò)播放器1皿溜工高活輸出本系統(tǒng)為一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)播放器，主要的功能為播放家庭網(wǎng)絡(luò)中的多媒體文件，在家庭客

2、廳等環(huán)境中有著大量的應(yīng)用，它可以給用戶提供更方便快捷的媒體文件的播放方式，并能充分利用家庭音響系統(tǒng)的巨大功能，而非環(huán)境下有限的外部設(shè)備，大大改善了媒體文件的播放體驗。系統(tǒng)主要的功能包括：各種圖片的全屏播放藥吾頻文件的播啟音頻專輯的封函圖片顯示客種視頻浚件的嶽視頻快照圖片的蘇本系統(tǒng)架構(gòu)如下圖：microwindows(jpegdecoder)FrliiTiHBufferuclinmckerrLelplayer(jpegdecoderJ本系統(tǒng)是基于嵌入式的一個應(yīng)用，使用的是，并使用了作為界面，底層使用了的作為顯示輸出。此系統(tǒng)在兩個方面使用到了庫：的顯示，即各種人機(jī)交互界面，考慮到用戶體驗，所以大量

3、使用了貼圖來美化圖片文件的全屏播放，包括用戶手中的各種照片等二、概述是的縮寫，即和聯(lián)合圖像專家組，負(fù)責(zé)靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的制定，這個專家組開發(fā)的算法就被稱為算法，并且已經(jīng)成為了大家通用的標(biāo)準(zhǔn)，即標(biāo)準(zhǔn)。壓縮是有損壓縮,但這個損失的部分是人的視覺不容易察覺到的部分，它充分利用了人眼對計算機(jī)色彩中的高頻信息部分不敏感的特點(diǎn)，來大大節(jié)省了需要處理的數(shù)是據(jù)信息。是人眼對構(gòu)成圖像的不同頻率成分具有不同的敏感度，這個是由人眼的視覺生理特性所決定的。如人的眼睛含有對亮度敏感的柱狀細(xì)胞1.億8是個，含有對色彩敏感的椎狀細(xì)胞0.0億8個，由于柱狀細(xì)胞的數(shù)量遠(yuǎn)大于椎狀細(xì)胞，所以眼睛對亮度的敏感程度要大于對色彩的敏感程

4、度。是總體來說，一個原始圖像信息，要對其進(jìn)行編碼，過程分兩大步：1去除視覺上的多余信息，即空間冗余度2、去除數(shù)據(jù)本身的多余信息，即結(jié)構(gòu)（靜態(tài)）冗余度1、去除視覺上的多余信息當(dāng)你拿到一個原始未經(jīng)處理的圖像，是由各種色彩組成的，即在一個平面上，有各種色彩，而這個平面是由水平和垂直方向上的很多點(diǎn)組成的。實(shí)際上，每個點(diǎn)的色彩，也即計算機(jī)能表示的每個像素點(diǎn)的色彩，能分解成紅、綠、藍(lán)，即R三元色來表示，即這三種顏色的一定比例的混合就能得到一個實(shí)際的色彩值。所以，實(shí)際上，這個平面的圖像，可以理解為除了水平和垂直以外，還有一個色彩值的的三維的系統(tǒng)。代表了三元色中各個分支的混合時所占的具體數(shù)值大小，每個像素的的

5、混合值可能都有所不同，各個值有大有小，但臨近的兩個點(diǎn)的三個值會比較接近。由于這個原始圖像是由很多個獨(dú)立的像素點(diǎn)組成的，也就是說它們都是分散的，離散的。比如有些圖像的尺寸為，就表示水平有個像素點(diǎn)，垂直有個像素點(diǎn)。從上面的內(nèi)容，我們可以知道兩個相鄰的點(diǎn)，會有很多的色彩是很接近的，那么如何能在最后得到的圖片中，盡量少得記錄這些不需要的數(shù)據(jù)，也即達(dá)到了壓縮的效果。這個就要涉及到圖像信號的頻譜特性了。圖像信號的頻譜線一般在范圍內(nèi)，而且一幅圖像內(nèi)，包含了各種頻率的分量。但包含的大多數(shù)為低頻頻譜線，只在占圖像區(qū)域比例很低的圖像邊緣的信號中才含有高頻的譜線。這個是對圖像壓縮的理論依據(jù)。因此具體的方法就是，在對

6、圖像做數(shù)字處理時，可根據(jù)頻譜因素分配比特數(shù)：對包含信息量大的低頻譜區(qū)域分配較多的比特數(shù)，對包含信息量低的高頻譜區(qū)域分配較少的比特數(shù)，而圖像質(zhì)量并沒有可察覺的損傷，達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。將原始圖像這個色彩空間域，轉(zhuǎn)換為頻譜域，怎么轉(zhuǎn)呢，這個就用到了數(shù)學(xué)上的離散余弦變換，即（）變換。是可逆的、離散的正交變換。變換過程本身雖然并不產(chǎn)生壓縮作用，但是變換后的頻率系數(shù)卻非常有利于碼率壓縮。即這個變換過程得到一個變換系數(shù)，而對這個系數(shù)可以再進(jìn)行更進(jìn)一步的處理，即所謂的量化。經(jīng)過量化，就能達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的作用了?？傮w說來，這第一步，對圖像進(jìn)行編碼，去除多余的信息，要用到變換中的正向（），然后再對變換的系數(shù)做量化

7、（），這個過程就是依據(jù)的經(jīng)驗值，來處理人眼視覺系統(tǒng)所不敏感的高頻數(shù)據(jù)，從而極大地減少了需要處理的數(shù)據(jù)量，這個是結(jié)合數(shù)學(xué)方法與經(jīng)驗值而做的處理。2、去除數(shù)據(jù)本身的多余信息利用編碼，來將最后的數(shù)據(jù)用無損的方式做壓縮，這個是純數(shù)學(xué)上的處理方式?？傮w來說，上面的兩步即：如果處理的是彩色圖像，算法首先將分量轉(zhuǎn)化成亮度分量和色差分量，同時丟失一半的色彩信息（空間分辨率減半）。然后，用來進(jìn)行塊變換編碼，舍棄高頻的系數(shù)，并對余下的系數(shù)進(jìn)行量化以進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)量。最后，使用行程編碼和編碼來完成壓縮任務(wù)。三、原理詳細(xì)分析下面將更加詳細(xì)地介紹這兩步中的各個細(xì)節(jié)。編碼中主要涉及到的內(nèi)容主要包括：色彩模型離散余弦變換重

8、排列結(jié)果量化編碼范式編碼的編碼1色彩空間在圖像處理中，為了利用人的視角特性，從而降低數(shù)據(jù)量，通常把空間表示的彩色圖像變換到其他色彩空間?，F(xiàn)在采用的色彩空間變換有三種：I和。每一種色彩空間都產(chǎn)生一種亮度分量信號和兩種色度分量信號，而每一種變換使用的參數(shù)都是為了適應(yīng)某種類型的顯示設(shè)備。色彩空間適用范團(tuán)jYIQ影電電視制式Y(jié)UVPAL和SECAM彩色電視制式Y(jié)Ci-Cb計算機(jī)用的顯示器不是哪個英文單詞的縮寫，而只是符號，表示亮度，用來表示色差，、是構(gòu)成彩色的兩個分量；表示法的重要性是它的亮度信號(和色度信號(、是相互獨(dú)立的，也就是信號分量構(gòu)成的黑白灰度圖與用、信號構(gòu)成的另外兩幅單色圖是相互獨(dú)立的。由

9、于Y、V是獨(dú)立的，所以可以對這些單色圖分別進(jìn)行編碼。此外，黑白電視能接收彩色電視信號也就是利用了分量之間的獨(dú)立性。舉例來說明一下：要存儲RGB8：8：8的彩色圖像，即R、G和B分量都用8位二進(jìn)制數(shù)(1個字節(jié))表示，圖像的大小為640X480像素，那么所需要的存儲容量為640X480X(1+1+1)=921600字節(jié)，即900B其中(1+1+1)表示RGB各占一個字節(jié)?！?40如果用來表示同一幅彩色圖像，分量仍然為640X480，并且分量仍然用8位表示，而對每四個相鄰像素(2X2)的、值分別用相同的一個值表示,那么存儲同樣的一幅圖像所需的存儲空間就減少到640X480X(1+1/(2*2)+1/

10、(2*2)=460800字節(jié)，即40。也就是把數(shù)據(jù)壓縮了一半。無論是用、和還是其他模型來表示的彩色圖像，由于現(xiàn)在所有的顯示器都采用RGB值來驅(qū)動，這就要求在顯示每個像素之前，須要把彩色分量值轉(zhuǎn)換成RGB值。對電視機(jī)，在考慮人的視覺系統(tǒng)和電視陰極射線管(R的非線性特性之后，RGB和的對應(yīng)關(guān)系可以近似地用下面的方程式表示：(1.299-0.147(1.6150.587-0:5150.1140：436-OUO0T-/即：Y=0.3R+0.59G+0.11B、=B-Y=R對計算機(jī)而言，計算機(jī)用的數(shù)字域的色彩空間變換與電視模擬域的色彩空間變換不同，它們的分量使用Y、和來表示，與RGB空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

11、Y0洌0.5780114T-,Cr0.500-0.4187-O.OS13G+128Cb-0.1687-0.33Ba-500B128從這里，就可以看出，計算出來的Y、和分量，會出現(xiàn)大量的小數(shù)，即浮點(diǎn)數(shù)，從而導(dǎo)致了在編碼過程中會出現(xiàn)大量的浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，當(dāng)然經(jīng)過一定的優(yōu)化，這些浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算可以用移位與加法這些計算機(jī)能更快速處理的方式來對其進(jìn)行編碼。RGB與Y之間的逆變換關(guān)系可寫成如下的形式：1.4020-0.7141-0,34411.7720-128詼1.28總體來說，上面講的這些內(nèi)容，主要就是對原始圖片，可以先進(jìn)行色彩空間的處理，使采集到的圖像數(shù)據(jù)有所減少。請注意，實(shí)際上，算法與色彩空間無關(guān)，色彩空

12、間是涉及到圖像采樣的問題，它和數(shù)據(jù)的壓縮并沒有直接的關(guān)系。因此“RGB到Y(jié)UV變換”和“YUV到RGB變換”不包含在算法中。G算法處理的彩色圖像是單獨(dú)的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來自不同色彩空間的數(shù)據(jù)，如RGB,Y和Y2、色彩深度colordepth在圖像中，它是由很多個點(diǎn)來組成的，那么存儲每個像素點(diǎn)所用的位數(shù)就叫做像素深度。對一個圖片，這個值是可以有所不同的，從而會使得圖片的數(shù)據(jù)有多和少的區(qū)別。一幅彩色圖像的每個像素用R，G，B三個分量表示，若每個分量用8位，那么一個像素共用位表示，就說像素的深度為，每個像素可以是的24次方=1767271種6顏色中的一種。表示一個像素的位數(shù)越多，它能表達(dá)

13、的顏色數(shù)目就越多。在用二進(jìn)制數(shù)表示彩色圖像的像素時，除R，G，B分量用固定位數(shù)表示外，往往還增加位或幾位作為屬性位。例如，RGB5：5：5表示一個像素時，用2個字節(jié)共16位表示，其中R，G，B各占5位，剩下一位作為屬性位。在這種情況下，像素深度為16位，而圖像深度為15位。在用32位表示一個像素時，若R，G，B分別用8位表示，剩下的8位常稱為alph通道位，或稱為覆蓋位、中斷位、屬性位。它的用法可用一個預(yù)乘a通道的例子說明。假如一個像素，R，G，B的四個分量都用歸一化的數(shù)值表示，R，G，B為，時顯示紅色。當(dāng)像素為，5，,時，預(yù)乘的結(jié)果就變成，5,5,，這表示原來該像素顯示的紅色的強(qiáng)度為，而現(xiàn)在

14、顯示的紅色的強(qiáng)度降了一半。推移128后，使其范圍變?yōu)?28：1這個值，在這里就用來表示該像素如何產(chǎn)生特技效果?？傮w來說，圖像的寬高、分辨率越高，就是組成一幅圖的像素越多，則圖像文件越大；像素深度越深，就是表達(dá)單個像素的顏色和亮度的位數(shù)越多，圖像文件就越大。只有黑白兩種顏色的圖像稱為單色圖像，每個像素的像素值用1位存儲，它的值只有“0”或者“1”,一幅640X480的單色圖像需要占據(jù)的存儲空間。而灰度圖像，即有色深的黑白圖像，如果每個像素的像素值用一個字節(jié)表示，而不是僅僅只有一位，那么灰度值級數(shù)就等于級，每個像素可以是0之間的任何一個值，一幅640X480的灰度圖像就需要占用00的存儲空間，類似

15、上面說到過的分量。3離散余弦變換將圖像從色彩域轉(zhuǎn)換到頻率域，常用的變換方法有：氏變換Walshtiadamard沃爾件哈達(dá)瑪變換正弦變換余弦變換一一應(yīng)甬顯廣斜變換哈爾變換KL變換變換的公式為:月陽）=扣仗）9軌）C0S；嚴(yán)CO3駕E）：=也尸州當(dāng)u,V=0；C（v）；=l-其他（經(jīng)變換之后，00是直流系數(shù)，其他為交流系數(shù)。還是舉例來說明一下。8啲原始圖像：52556166706164736359559010956972625968113144104667363開7112215410670矽676168104126886S7079656070776858753571645955616583877

16、9696865767894-76-73-S7-62-53-67-6455&5-69-73-38-1&-43一59-5B-66-69-60-151G-24血-55-70-57-626-225S-fi-67-60-24-2-40-&D-58-49陰-58-51一軸-70-53-43-57-64-6Q-73-67-&3-45-41-60-63-52-50-34使用離散余弦變換，并四舍五入取最接近的整數(shù)：-415-30-til2756-20-24-22-611013-95-4777-25一29105-6-451234-15-10622127-13-4-22-33-832-6-2142-1601一34一

17、100-1-4-101-2上圖就是將取樣塊由時間域轉(zhuǎn)換為頻率域的系數(shù)塊。將原始圖像信息塊轉(zhuǎn)換成代表不同頻率分量的系數(shù)集，這有兩個優(yōu)點(diǎn)：其一,信號常將其能量的大部分集中于頻率域的一個小范圍內(nèi)，這樣一來，描述不重要的分量只需要很少的比特數(shù)；其二，頻率域分解映射了人類視覺系統(tǒng)的處理過程，并允許后繼的量化過程滿足其靈敏度的要求。當(dāng)，v0時，離散余弦正變換（）后的系數(shù)若為，00=則離散余弦反變換（）后的重現(xiàn)函數(shù)，是個常數(shù)值，所以將，00稱為直流系數(shù)；當(dāng)，vH0時，正變換后的系數(shù)為，v,0則反變換后的重現(xiàn)函數(shù)，不是常數(shù)，此時正變換后的系數(shù)，v為交流（）系數(shù)。后的個頻率系數(shù)與前的個像素塊相對應(yīng)，過程的前后都

18、是64個點(diǎn)，說明這個過程只是一個沒有壓縮作用的無損變換過程。單獨(dú)一個圖像的全部系數(shù)塊的頻譜幾乎都集中在最左上角的系數(shù)塊中。輸出的頻率系數(shù)矩陣最左上角的直流（）系數(shù)幅度最大，圖中為；以系數(shù)為出發(fā)點(diǎn)向下、向右的其它系數(shù)，離分量越遠(yuǎn)，頻率越高,幅度值越小，圖中最右下角為2，即圖像信息的大部分集中于直流系數(shù)及其附近的低頻頻譜上，離系數(shù)越來越遠(yuǎn)的高頻頻譜幾乎不含圖像信息，甚至于只含雜波。本身雖然沒有壓縮作用，卻為以后壓縮時的取、舍奠定了必不可少的基礎(chǔ)。4、量化量化過程實(shí)際上就是對系數(shù)的一個優(yōu)化過程。它是利用了人眼對高頻部分不敏感的特性來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大幅簡化。-415量化過程實(shí)際上是簡單地把頻率領(lǐng)域上每個成

19、份，除以一個對于該成份的常數(shù)，且接著四舍五入取最接近的整數(shù)。這是整個過程中的主要有損運(yùn)算。以這個結(jié)果來說，經(jīng)常會把很多高頻率的成份四舍五入而接近0，且剩下很多會變成小的正或負(fù)數(shù)。整個量化的目的是減小非“0”系數(shù)的幅度以及增加“0”值系數(shù)的數(shù)目。量化是圖像質(zhì)量下降的最主要原因。因為人眼對亮度信號比對色差信號更敏感，因此使用了兩種量化表：亮度量化值和色差量化值。1611101624405161121214192658.605514131624405769561417222951878062132237566B1091037724355564B1104.11392496478871031211201

20、017292959B11210010399JTEG殼度量化表17182447999999991821266699999999242656999999999947669999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999J?EG色遨量化表使用這個量化矩陣與前面所得到的系數(shù)矩陣:如，使用-5系數(shù)）且四舍五入得到最接近的整數(shù)取整10三取整(-25.9375)=-26-26-3一622-1000-2-411000-315一1-1000-412-100001000G0000000000000000000G0

21、000000總體上來說，變換實(shí)際是空間域的低通濾波器。對分量采用細(xì)量化，對采用粗量化。量化表是控制壓縮比的關(guān)鍵，這個步驟除掉了一些高頻量；另一個重要原因是所有圖片的點(diǎn)與點(diǎn)之間會有一個色彩過渡的過程，大量的圖像信息被包含在低頻率中，經(jīng)過量化處理后，在高頻率段，將出現(xiàn)大量連續(xù)的零。5字形編排量化后的數(shù)據(jù)，有一個很大的特點(diǎn)，就是直流分量相對于交流分量來說要大，而且交流分量中含有大量的0。這樣，對這個量化后的數(shù)據(jù)如何來進(jìn)行簡化，從而再更大程度地進(jìn)行壓縮呢。這就出現(xiàn)了“Z”字形編排，如圖：-263尹20/J/o6-42-10oniD0orp0蟲亠/(Cofr-QG打-00-0對于前面量化的系數(shù)所作的“Z

22、”字形編排結(jié)果就是:底部，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0頂部這樣做的特點(diǎn)就是會連續(xù)出現(xiàn)多個0，這樣很有利于使用簡單而直觀的行程編碼:對它們進(jìn)行編碼。8X8圖像塊經(jīng)過變換之后得到的直流系數(shù)有兩個特點(diǎn)，一是系數(shù)的數(shù)值比較大，二是相鄰8X8圖像塊的系數(shù)值變化不大。根據(jù)這個特點(diǎn)，算法使用了差分脈沖調(diào)制編碼（）技術(shù)，對相鄰圖像塊之間量化系數(shù)的差值（）進(jìn)行編碼。即充分利用相鄰兩圖像塊的特性，來再次簡化數(shù)據(jù)。即上面的分量，需要單獨(dú)處理。而對于其他個元素采用（“Z”字形）行程編碼，以增加行程中連續(xù)0的個數(shù)。流6、行程編碼流，行程編碼又稱“運(yùn)行長度編碼”或

23、“游程編碼”，它是一種無損壓縮編碼。流例如:55555577777333，1111111流這個數(shù)據(jù)的一個特點(diǎn)是相同的內(nèi)容會重復(fù)出現(xiàn)很多次，那么就可以用一種簡化的方法來記錄這一串?dāng)?shù)字，如流（5，6）（7，5）（3，3）（，4）（l，7）流即為它的行程編碼。流行程編碼的位數(shù)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于原始字符串的位數(shù)。流對經(jīng)過“Z”字形編排過的數(shù)據(jù)，即可以用行程編碼來對其進(jìn)行大幅度的數(shù)據(jù)壓縮。我們來用一個簡單的例子來詳細(xì)說明一下：5，74，50，0，0，0，2，30，-3，0-1，60，0，1，0，0，0，0，0，0，0，.，可以表示為(0，57);，4(50);，2(34);，-(310)，;-1(60)，;1)

24、(2;EO即每組數(shù)字的頭一個表示0的個數(shù)，而且為了能更有利于后續(xù)的處理，必須是i就是說，只能是，這是的這個行程編碼的一個特點(diǎn)。7范式編碼在直流系數(shù)經(jīng)過上面的編碼，交流系數(shù)經(jīng)過編碼后，得到的數(shù)據(jù)，還可以再進(jìn)一補(bǔ)壓縮，即使用編碼來處理。范式編碼即，現(xiàn)在流行的很多壓縮方法都使用了范式哈夫曼編碼技術(shù)，如Z、Z、等。對上面的例子中后的結(jié)果，對它的存儲，里并不直接保存這個數(shù)值，這樣主要是為了提高效率。對上面的例子內(nèi)容，就可以得到，0編0碼1為57為第6組的，實(shí)際保存值為45編碼為(，6101101)23為(，510111)-3為0(，500001)這個時候前面的例子就變?yōu)椋海?，6，）111001;（0，

25、6，）101101;（，45，）10111;（1，5，）00001;（0，4），0111;，（12），1;，（00）這樣，括號里的數(shù)值正好再合成一個字節(jié)，高4位是前面0的個數(shù)，低4位描述了后面數(shù)字的位數(shù)；后面被編碼的數(shù)字表示范圍是-32767。.3276使用上面這個表簡化后的內(nèi)容，再到編碼表里去查詢，從而得到最后的編碼。如0對應(yīng)表的111000，那么69=，5（）4-1111111110011001（69=0 x45=4*16+521=，5（1）-11111110110從而得到最后的結(jié)果：111000111001；111000101101；111111111001100110111；11111

26、11011000001使用范式編碼表的好處就是使得出現(xiàn)頻率高的數(shù)字小于位，而出現(xiàn)頻率低的數(shù)字大于位，這樣對整體而言，就會極大地減少數(shù)據(jù)量。需要注意的是，在文件中，一般有兩個表，一個是用，一個是用，它們是類似的。對編碼的部分是單獨(dú)來處理的，并且是放在上面這個串的最前面?？傮w來說，到目前為止，我們就得到了最后需要真正存儲用的簡化后，也即壓縮后的數(shù)據(jù)了。四、文件存儲格式介紹了的原理，我們再來結(jié)合一個具體的實(shí)例來詳細(xì)討論上面所涉及到的細(xì)節(jié)。我們先來制作一個簡單的大小的像素圖，然后把它存成格式。方法是用的畫圖工具，定義一個大小的圖，用一些色塊填充進(jìn)去，然后另存為格式，如。如下圖所示：保存成的文件后綴為，

27、但按標(biāo)準(zhǔn)來說，它是一種格式標(biāo)準(zhǔn)的文件，里面的圖像的壓縮方式是。是一個文件格式標(biāo)準(zhǔn)，是一個壓縮標(biāo)準(zhǔn)，總體來說它們不是一個概念。是的縮寫，也即文件交換格式。是一個圖片文件格式標(biāo)準(zhǔn)，它是一種使用圖像壓縮技術(shù)存儲攝影圖像的方法。代表了一種通用語言文件格式，它是專門為方便用戶在不同的計算機(jī)和應(yīng)用程序間傳輸圖像而設(shè)計的語言。文件格式定義了一些內(nèi)容是壓縮標(biāo)準(zhǔn)未定義的，如JFIFSegmentFonnat標(biāo)記縮寫占用字節(jié)極訂值SOIStartOfImageFFD&ECflf-EndOfImageFFD9APPOMarker：2-It：gthemarkErusedtoidentifyaJPGfilewhichu

28、sed；theJFIFspecificationFFEOIdentifierIdentifierJFIF(0 x4A46494600)SOFOT.StartOfFrame0FKCO漲.2-:StartOfScanFFDAGOMi：CommentFFFEDNL2DefineNumberofLines-FFDGDRI護(hù)DefineRestartIntervalFFDDDQTDefineQuantizationTableFFDBDHTDefineHuffmanTableFFC4我們可以打開文件查看里面的內(nèi)容，即可看到上面的各個標(biāo)記段:13QO0101GD0605080908OA14OBOBOC19o

29、rIE)11IFIEID1C1C2E1C1C343EIF18II)OP1832323232323232323232323232323232323232323232OO08QO0100000102Q405060?OSD98500Q2030301?01Q2QO040521lOOfOSi516171328191DO!42ElDI72094855&76A73lOHOifr8?88895294959fiGDCiOOl0100000001B500miiD52131G60761711391ro272162518LA6473349584BAD2D3B503DO3f00E88BID貯fiB3E6A388BIDD

30、I25BEBilB6B731087*8285B66566320311.旱006001迎:Dshnefuail:zatlonIwBhCDOOOQJOSl：oaoaooioti：222222；2Z221StartOfIhBg.e2C301313432CffDB0032211C213=82EFGHI076007CDOOOGlLiSi:CD000020SI：09|QD7PDOOOGlOli:0DOOOG5O11：GDOOOG6OS1:39D93EOC36OBOC3C2E3343010903；CDOOOGBOSi:32PDO0OG9O11：DOOOllOil：18191A2526?728293425朮斜

31、0000012011：49S30101DO;曲aaos；Alas23;Ok161?;38393A;SB595A;7B79TA;979S99;B556B?;D?MB5;E9ElFl;0211GO;OOOQOlcOti:51OaDOOldJOhoaooo2aoh00000210b00900220b00000230b00000201300900250b00000260b0000021013009002301100000290b000002sdOhJSTUVWXYScdefghij3tvvwxyafl?fl?嬢孤敏樁橇殺書渤吹斗腔郝嵋牌係塢矣亦鼠？Ux7?尹摑溯晶DSteriOfScar.EndOfJ

32、u養(yǎng)oaoaooaoii：oonmooospDoooaijoii：DiFCt)eoifpDoooauoii：nzoacgqoaopooooctiojziiPDOaQIOSi:C5別_KQOQO9A臨沁囲A516J17A8A9好32E$”E4爺留俱MC2.CC5CfiC7C8C9CAD2D6D7El?亞曾邸15E6E78F2n琪fs了倉踩更rgTlFcoc17dioioioioioior&koigoocoooaD203Cl0506-070309血飛D20102臟Q40705C-504of0122222222222222222222222222:11.Qa.qB繃.P$3br?.AS1U56789

33、:CEJlFGHiaSTUVmZcdefghijstuvrKyE如町渤吹斗牌係嫡矣哉曲到卷懺険號括霍BlC16915B憶繃，肘R?船535155396A或S3A?L8IS2AC5C5C7C8Z3即E5EFAC1C317E5SB2C957EB155896E901B55S97003C5A639899RF302116A7085*?8SIFlA2?5C96667689;B58&8733;L3切A5M;D8DSDiU;F6F7F8獰;71FS5QZC;36訂D9B3;貯(巨:000Q0105Claioioi0000016011：00000170ii:GDOOOlSOSi:oooaoisoti：00000

34、IhOIl:oooaoiboii：從圖上可以看出：在頭部有，表示圖像的開始；結(jié)束部分有，表示圖像的結(jié)束。在中間有兩個量化表對應(yīng)的標(biāo)記；還有圖像大小信息對應(yīng)的再后面有四個表對應(yīng)的；一般一個文件里會有類表：一個用于一個用于，也即實(shí)際有個表，亮度的，兩個，色度的，兩個。然后是圖像數(shù)據(jù)段標(biāo)記FF；DA我們再來看看各個標(biāo)記的細(xì)部，具體分析一下各個部分的含義。1、圖片的識別信息結(jié)構(gòu)枝匿：高字節(jié)，低字節(jié)2字節(jié)標(biāo)識符(訥0価1)5字節(jié)版本號(VETSlDll)，2字節(jié)I字節(jié)主版怎號，1字節(jié)祝版本號耗和丫的密度單位(UJ1血電無單位;誠sH：點(diǎn)數(shù)康寸；units=2：點(diǎn)數(shù)埋料I字節(jié)X方向驚素密度Mdensit莎

35、2字節(jié)Y方向像素密度(Ydensity)，2字節(jié)縮略爲(wèi)水平傑素(thumbnailhsrizontalpixEls1字節(jié)髓疇圖垂亙傑素數(shù)S(thumbnailverticalpixels)1字節(jié)縮略劉RGB位圉thumbnailRGBbitmap由前面的數(shù)值決職信細(xì)n為酈圖址瓏號別信息上曲E標(biāo)識符Q瓷度單過雷嚴(yán)；素CU度ooocaon：ff麻嵐oo4-7加量優(yōu)表褊號量化表鐮號con-ponen.1I=Cb3.=Cra劑片寬度采樣裁；bit0-3yerttiI47kor32尹3200OB03a00/013232FT_CWqkwToo32323232上面這個內(nèi)容，標(biāo)記后即是長度，為，然后是一個字節(jié)

36、的數(shù)據(jù)精度，通常是為8，代表樣本位數(shù)。接下來是圖片的高度，占兩字節(jié)，這里即為8，然后是圖片的寬度，也為，這也就是我們定義的的內(nèi)容。然后是的個數(shù),這里是3表示。接下來是三組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)里，第一個是，第二個是采樣系數(shù)，這里的采樣系數(shù)為，說明垂直是2水平是。再后面就是量化表的編號了。4表的實(shí)例結(jié)構(gòu)檜jg】（高宇節(jié)，低字節(jié)）HT唁息（ibyt崩底4竝：HT號3否則錯誤）；血4：HT類型，Q=DC就応l=Ctabk；高3位：融1石bytes：長度是1到1石范式Huffman編罠耐應(yīng)的符號個魏埴奏毗jto：個包含了按超増i嬌，Huffi腳編碼組號肘應(yīng)囪各個值，=代碼詼nfl;Ihf加Huf細(xì)gT心hoa

37、ooDOdQb?-oooocioebhjQ0dOQOh：_.0011OB00OBGO1FQJ-QIJQP0A6B3匚茹現(xiàn)於os目6Foakvgi升處視“第商42siCl卅SS01tidOOOHOhsL191A2S/26即OaOODUQh：.軻45447吒OtJDOTlSOJ)/63収殆甲57CTU.mg仏禪月繃.RitS3br7.川卸u*455789:CDXFGHimWUXrZcdefahUstuvMxvtOOOODOadhOOOOOObOliQoooacdh上面這個內(nèi)容，標(biāo)記后的內(nèi)容為數(shù)據(jù)長度，再接著的字節(jié)為的信息，低位是號，第位是表類型標(biāo)記，再咼二位是為O第一個表，類型為t號為；第二個表，

38、類型為t號也為；第三個表，類型為t號為；第四個表，類型為t號為；即前兩個表為亮度分量的表，后兩個為色度分量的表。以第一個表為例，因為長度只有為3，1那么為0后0面為的為1字6節(jié)為，即綠色部分：躺號234567Sgn1315組中慚0050E01Oi010100oo000090tnno組號為1的組中，代碼有0個；組號為2的，代碼有1個；組號為3的代碼有5個；組號為4/5/6/的7代/碼8各/91個?？偣?個2。再看后續(xù)的數(shù)據(jù)：即對應(yīng)：組號代碼保存值20000010203-0405001010011100101斗060110.號07001116/001000700010013.0A000010109

39、0B000001011其他未出現(xiàn)的組號，對應(yīng)的數(shù)據(jù)未使用到。也就是說前面提到過的范式編碼里，目前只使用部分?jǐn)?shù)據(jù)即可，原因是這個的圖像數(shù)據(jù)很小。第二個表就更復(fù)雜些了，長度有。5圖像數(shù)據(jù)段長度隔字節(jié)，低字節(jié)扌瞞行內(nèi)組件的數(shù)量(lbyt妙通常是3每個組件：kbytescomponEsitid(l=Y)2=邊襄3=比4=1：5=Q),見SOFO便用的Hufftnan表：bit0.3：ACtabledbiH.7：DCtahieCOaOOOD26Oh:FJLTFD0000270b:AC000029011：灣晶000028011：;19.7.0丫纏尬；1IV分量為：使用HTID為D的便用HIID為1的DC/

40、AJCWDC/粧表a00002a0h:/5i0615；257M69D這里段，長度為1后面所含有的數(shù)量為個，也即C然后后面是各的編號，及對應(yīng)所使用的表的是多少。在這個段的后面就是所有壓縮后的數(shù)據(jù)。直到結(jié)束的問題，即FF，DE9O(IEnOd)g五、壓縮過程的優(yōu)化在目前的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，各種嵌入式系統(tǒng)中也大量地使用了壓縮，如攝像頭、數(shù)字相機(jī)、移動存貯等。在這些領(lǐng)域由于傳輸數(shù)據(jù)的帶寬限制或者是存貯數(shù)據(jù)的容量的限制，常常需要使用圖像壓縮技術(shù)來將原始大量的圖像數(shù)據(jù)壓縮后在進(jìn)行傳輸或存貯，以充分利用帶寬與存貯空間，達(dá)到更好的利用效率。這樣，在嵌入系統(tǒng)中，就會使用到壓縮。而且由于嵌入系統(tǒng)的資源有限的特點(diǎn)，在很多情況下，很需要再對編碼壓縮的過程做更進(jìn)一步的優(yōu)化，我們這里詳細(xì)討論一下如何實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)化。、浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)化、我們回頭查看一下壓縮中的變換過程，公式：死a=扣UO)g軌)C0S；嚴(yán)COS;E伽,)：=2尸心當(dāng)LbV=0；C(u)v0(=1,其他由于公式中有兩個的部分，這樣要獲得一個系數(shù)，需要做次乘法和次加法而完成整個