静态图像压缩标准 JPEG
JPEG( Joint Photographic Experts Group )是一种静态图像压缩标准,是国际上的彩色、灰度、静止图像的第一个国际标准。JPEG 算法框图下页如图所示,压缩编码大致分成三个步骤: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;使用加权函数对 DCT 系数进行量化,这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的;使用哈夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。
JPEG 压缩是有损压缩,它利用了人的视角系统的特性,使用量化和无损压缩编码相结合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余信息。JPEG 算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像,因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据,如 RGB 、 YCbCr 和 CMYK 。
JPEG 压缩编码过程主要包含四个阶段:离散余弦变换( DCT )、量化、编码( Ending Phase )和组成位数据流阶段。离散余弦变换( DCT )是 JPEG 压缩算法的核心,通过 DCT 变换可以把能量集中在矩阵左上角少数几个系数上。 DCT 变换使用公式( 1 )计算:
77001(21)(21),( , )coscos]41616ijiujvu vuvf i jππ= +=∑∑F(u,v) = C(u)C(v)[( 1 )
它的逆变换使用公式( 2 )计算:
77001(21)(21),( , )coscos]41616uviujvf i juvF u vππ= +=∑∑( 2 )
上面两式中, C(u), C(v) = ,当 u, v =0 ;C(u), C(v) = 1 ,其他。
JPEG 算法框图下页如图所示,压缩编码大致分成三个步骤: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;使用加权函数对 DCT 系数进行量化,这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的;使用哈夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。
在 JPEG 压缩算法中,使用加权函数对 DCT 系数进行量化,这个加权函数对于人的视觉系统是最佳的。量化是将 DCT 系数转换为整数的过程,使得压缩后的图像可以更好地恢复原始图像。量化的过程中,使用加权函数对 DCT 系数进行加权,使得重要的频率成分保留下来,而不重要的频率成分被舍弃。
JPEG 算法与彩色空间无关,因此“ RGB 到 YUV 变换”和“ YUV 到 RGB 变换”不包含在 JPEG 算法中。JPEG 算法处理的彩色图像是单独的彩色分量图像,因此它可以压缩来自不同彩色空间的数据,如 RGB 、 YCbCr 和 CMYK 。
JPEG 是一种静态图像压缩标准,广泛应用于多媒体领域,特别是在电视图像序列的帧内图像压缩编码中。它的压缩算法能够将图像压缩到很小的大小,同时保持图像的质量。