dct.zip_图像DCT_图像进行DCT

#include <iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include "windows.h" #include <cmath> using namespace std; #define PI 3.14159262 #define N 8 FILE *imagefout; int bmpWidth;//图像的宽 int bmpHeight;//图像的高 RGBQUAD *pColorTable;//颜色表指针 int biBitCount;//图像类型，每像素位数 unsigned char image[256*256];//读入的图像 int resultimage[256*256];//压缩后的编码表示 unsigned char resultbit[256*256];//解压缩后图像保存文件的信息流 double round(double r) { return (r > 0.0) ? floor(r + 0.5) : ceil(r - 0.5); } unsigned char * readBmp(char *file) { int len=0; FILE *fp=fopen(file,"rb"); int size=sizeof(BITMAPFILEHEADER); //跳过位图文件头结构BITMAPFILEHEADER fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER),0); //定义位图信息头结构变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中 BITMAPINFOHEADER head; fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1,fp); //获取图像宽、高、每像素所占位数等信息 bmpWidth = head.biWidth; bmpHeight = head.biHeight; biBitCount = head.biBitCount; //定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数） int lineByte=(bmpWidth * biBitCount/8+3)/4*4; //灰度图像有颜色表，且颜色表表项为256 if(biBitCount==8){ //申请颜色表所需要的空间，读颜色表进内存 pColorTable=new RGBQUAD[256]; fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp); } //申请位图数据所需要的空间，读位图数据进内存 unsigned char *pBmpBuf=new unsigned char[lineByte * bmpHeight]; fread(pBmpBuf,1,lineByte * bmpHeight,fp); //关闭文件 fclose(fp); return pBmpBuf; } bool saveBmp(char *bmpName, unsigned char *imgBuf, int width, int height,int biBitCount, RGBQUAD *pColorTable) { //如果位图数据指针为0，则没有数据传入，函数返回 if(!imgBuf) return 0; //颜色表大小，以字节为单位，灰度图像颜色表为1024字节，彩色图像颜色表大小为0 int colorTablesize=0; if(biBitCount==8) colorTablesize=1024; //待存储图像数据每行字节数为4的倍数 int lineByte=(width * biBitCount/8+3)/4*4; //以二进制写的方式打开文件 FILE *fp=fopen(bmpName,"wb"); if(fp==0) return 0; //申请位图文件头结构变量，填写文件头信息 BITMAPFILEHEADER fileHead; fileHead.bfType = 0x4D42;//bmp类型 //bfSize是图像文件4个组成部分之和 fileHead.bfSize= sizeof(BITMAPFILEHEADER)+ sizeof(BITMAPINFOHEADER)+ colorTablesize + lineByte*height; fileHead.bfReserved1 = 0; fileHead.bfReserved2 = 0; //bfOffBits是图像文件前3个部分所需空间之和 fileHead.bfOffBits=54+colorTablesize; //写文件头进文件 fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER),1, fp); //申请位图信息头结构变量，填写信息头信息 BITMAPINFOHEADER head; head.biBitCount=biBitCount; head.biClrImportant=0; head.biClrUsed=0; head.biCompression=0; head.biHeight=height; head.biPlanes=1; head.biSize=40; head.biSizeImage=lineByte*height; head.biWidth=width; head.biXPelsPerMeter=0; head.biYPelsPerMeter=0; //写位图信息头进内存 fwrite(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER),1, fp); //如果灰度图像，有颜色表，写入文件 if(biBitCount==8) fwrite(pColorTable, sizeof(RGBQUAD),256, fp); //写位图数据进文件 fwrite(imgBuf, height*lineByte, 1, fp); //关闭文件 fclose(fp); return 1; } void DCT(int input[N][N],float output[N][N]) { short i,j,p,q; double coefficient1,coefficient2; for(p=0;p<N;p++) { for(q=0;q<N;q++) { if(p==0) coefficient1=sqrt(1.0/N); else coefficient1=sqrt(2.0/N); if(q==0) coefficient2=sqrt(1.0/N); else coefficient2=sqrt(2.0/N); double tmp=0.0; for(i=0;i<N;i++) for(j=0;j<N;j++) tmp+=input[i][j]*cos((2*i+1)*PI*p/(2*N))*cos((2*j+1)*PI*q/(2*N));//形成新的矩阵 output[p][q]=short(round(coefficient1*coefficient2*tmp)); } } } void _DCT(float input[N][N],int output[N][N]) { short i,j,p,q; double coefficient1,coefficient2; for(i=0;i<N;i++) { for(j=0;j<N;j++) { double tmp=0.0; for(p=0;p<N;p++) for(q=0;q<N;q++) { if(p==0) coefficient1=sqrt(1.0/N); else coefficient1=sqrt(2.0/N); if(q==0) coefficient2=sqrt(1.0/N); else coefficient2=sqrt(2.0/N); tmp+=coefficient1*coefficient2*input[p][q]*cos((2*i+1)*PI*p/(2*N))*cos((2*j+1)*PI*q/(2*N)); } output[i][j]=short(round(tmp)); } } } void sch(int Fy[8][8],float m[8][8],int n[8][8]) //量化子程序 {//m是需要量化的系数。n是量化后的系数 for(int x=0;x<=7;x++) for(int y=0;y<=7;y++) { n[x][y]=(int)(m[x][y]/Fy[x][y]); //除量化系数，取整数 } } void _sch(int Fy[8][8],int n[8][8],float m[8][8]) //反量化子程序 {//n是需要反量化的系数。m是反量化后的系数 for(int x=0;x<=7;x++) for(int y=0;y<=7;y++) { m[x][y]=n[x][y]*Fy[x][y]; //乘以量化系数 } } int bianma(int n[8][8],int offset) //一维行程编码子程序 { int k[64],a[128],i,j,t=0,e=1,d=0,l; for(i=0;i<=7;i++) //把二维的编码数组转换成一维数组 for(j=0;j<=7;j++) k[t++]=n[i][j]; for(i=0;i<=63;i++) //计算编码后的数据,将其存在数组a中 { l=i+1; if(k[i]==k[l]) e++; else { a[d++]=e; a[d++]=k[i]; e=1; } } for(i=0;i<=127;i++) //输出编码后的数据 { offset++; resultimage[offset]=a[i];//把得到的编码后的数组a的值复制到数组resultimage中 } return d;//返回数组a的长度 } int _bianma(int len,int bia[]) { int k=0; for(int i=0;i<len;i+=2) { for(int j=0;j<resultimage[i];j++) { bia[k]=resultimage[i+1]; k++; } } return k; } void main() { int totals=0;//总的原始数据量 int totalr=0;//总的编码后的数据量 int offset=-1; float m[8][8]; int number=0,n[8][8]; /*8*8图像块数据*/ int a[8][8]; unsigned char *aaa=readBmp("lena.bmp"); for(int i=0;i<256*256;i++) { image[i]=aaa[i]; } int Fy[8][8]={{16,11,10,16,24,40,51,61},{12,12,14,19,26,58,60,55},{14,13,16,24,40,57,69,56},{14,17,22,29,51,87,80,62},{18,22,37,56,68,109,103,77},{24,35,55,64,81,104,103,77},{49,64,78,87,103,121,120,101},{72,92,95,98,112,100,103,99}}; for(i=0;i<256*256;) { for(int i1=0;i1<8;i1++) { for(int j1=0;j1<8;j1++) { a[i1][j1]=image[i++]; } } DCT(a,m); //调用DCT变换函数,a为需要变换的块，m为变换后的块。 sch(Fy,m,n); //调用量化函数，Fy是量化矩阵，m是需要量化的块，n是量化后的矩阵。 offset=offset+number; number=bianma(n,offset); //调用编码函数，n是需要编码的矩阵 //s=8*64; //64个像素值，每个像素用八位表示。 totals=totals+8*64; //原始的总数据量 //data=number/2*3+number/2*8; //编码后的数据总量 totalr=totalr+number*8;; } printf("压缩率: \n"); printf("%f%% \n",totalr*1.0/totals*100); //输出压缩率 ////////////////////////////////////////////////////////////////// /*解码过程*/ int bia[256*256]; int len=_bianma(offset,bia);//行编码解码，返回解码后的总长度 int k=0; int X=0,Y=0; int rb=0; for( i=0;i<len;) { for(int i1=0;i1<8;i1++) { for(int j1=0;j1<8;j1++) { n[i1][j1]=bia[i++]; } } _sch(Fy,n,m); //反量化函数 _DCT(m,a); //反DCT变化 for(int p=0;p<8;p++) { for(int q=0;q<8;q++) { resultbit[rb]=a[p][q]; rb++; } } } if(saveBmp("decode.bmp", resultbit, bmpWidth, bmpHeight, biBitCount, pColorTable)) printf("保存成功"); else printf("保存失败"); }