(ppt版)四川大学计算机学院多媒体基础多媒体技术JPEG图像压缩.pptx

JPEG（Joint Photographic Experts Group）是一种广泛应用于静态图像压缩的国际标准，由ISO和IEC两个组织共同制定。JPEG算法的核心在于离散余弦变换（DCT），它能够有效地将图像数据从空间域转换到频率域，从而实现数据压缩。此技术适用于灰度图像和彩色图像的压缩，尤其在静止图像和视频序列帧内图像的压缩中表现优秀。 JPEG标准提供了多种编码模式来适应不同的压缩需求和图像质量要求。其中包括： 1. **基于DCT的顺序编码模式**（Baseline CODEC）：这是最基础的JPEG编码方式，按照从左到右、从上到下的顺序进行一次遍历完成编码。每个8x8像素的图像块被转换为DCT系数，然后经过量化和熵编码（通常是哈夫曼编码）。 2. **基于DPCM的无损编码模式**：这种模式利用差分脉冲编码调制（DPCM）对图像进行无损压缩，压缩比可以达到约2:1，保留原始图像的全部信息。 3. **基于DCT的渐进编码模式**：这种模式通过多次扫描图像，提供一个从低质量到高质量的渐进码流结构，使得图像可以逐步显示，适合在网络传输中使用。 4. **基于DCT的分层编码模式**：这种模式允许生成多分辨率的码流，用户可以根据需要选择不同级别的细节。 JPEG编码过程主要包括以下步骤： - **图像分量采样**：将图像分为亮度和色度分量，如4:1:1采样。 - **DCT转换**：将8x8像素的图像块进行正向离散余弦变换。 - **量化**：将DCT系数映射到一个有限的数值范围，这个过程会引入可调整的质量因子，影响压缩比和图像质量。 - **Z字形排列**：为了熵编码，将量化后的系数按照Z字形顺序排列，使得低频系数先编码。 - **DPCM编码**：对直流系数进行编码，通常使用预测编码技术。 - **行程编码**：用于编码交流系数，减少连续相同值的编码长度。 - **熵编码**：最后使用哈夫曼编码或算术编码进一步压缩数据，优化码流效率。 JPEG算法的一个关键特性是其与颜色空间无关性，它能处理不同颜色空间（如RGB, CMYK）的图像，并且可以通过颜色空间转换（如从RGB到YUV）来优化压缩效果。在YUV颜色空间中，可以根据各个分量的重要性采用不同的量化参数和熵编码表，以进一步优化压缩性能。 JPEG图像压缩标准是一种灵活且高效的图像压缩方法，它在保持图像质量的同时，能够显著减小图像文件的大小，从而节省存储空间和网络传输带宽。尽管有其他更现代的压缩格式如JPEG 2000，但JPEG仍然因其广泛支持和良好的压缩性能在各种应用场景中占据重要地位。