本科毕业设计---多媒体通信.doc

目录

目录....................................................................................................................................................1

摘要....................................................................................................................................................2

Abstract ..............................................................................................................................................3

1. 设计要求.......................................................................................................................................4

2. JPEG 图像压缩原理......................................................................................................................5

2.1 图像压缩技术简介..............................................................................................................5

2.2JPEG 图像压缩基本原理.....................................................................................................6

2.1.1 颜色空间转换以及图像分量采样..........................................................................6

2.3 JPEG 压缩要求..................................................................................................................16

2.4 JPEG 解码原理..................................................................................................................16

3. 基于 MATLAB 的算法实现......................................................................................................21

3.1 JPEG 压缩设计..................................................................................................................21

3.2 基于 DCT 变换系统设计..................................................................................................22

3.3 量化程序设计...................................................................................................................23

3.4 Z 扫描系统设计 ................................................................................................................24

3.4 霍夫曼编码设计...............................................................................................................25

4. 仿真.............................................................................................................................................26

5. 总结.............................................................................................................................................28

因此图像压缩编码技术的研究显得特别有意义，也正是由于图像压缩编码技术及

传输技术的不断发展、更新，推动了现代多媒体技术应用的迅速发展。

本设计在研究 JPEG 压缩编码对图像数据压缩的基本原理的基础上，设计了

JPEG 仿真方案和程序实现流程，根据流程图编写了 JPEG 压缩编码的仿真程序，

并利用 MATLAB 软件对仿真程序进行了调试，验证了 JPEG 压缩编码对图像数据压

缩的可行性。

通过运行 JPEG 仿真程序输出了原图像，重建图像，以及二者的差值图像，

通过直观比较，发现经过 JPEG 仿真程序压缩后的图像仍有很好的视觉效果。通

过对输出的压缩比，峰值信噪比等参数的研究，科学的论证了 JPEG 压缩编码对

图像数据巨大的压缩效果以及良好的压缩质量。

facilitate image retrieval, analysis, processing and storage. But the digital images that

require large amounts of data, the data must be compressed. Therefore, image

compression coding technology research is particularly meaningful, and because the

image compression technology and transmission technology continues to develop,

update and promote the application of modern multimedia technology to develop

rapidly.

I have JPEG compression in-depth study on the basic principles of image data

compression based on JPEG emulator hands drawn flow chart, flow chart was

prepared according to JPEG compression simulation program, and the simulation

program using MATLAB software was debugged to verify the JPEG compression of

coding of the great compression and good compression quality.

Keywords:JPEG, Huffman, DCT, quantization, MATLAB simulation

1.设计要求

图像通信之前需要进行数据量压缩，编程实现 JPEG 图像压缩标准的主要环

节，完成压缩和解压过程，计算压缩比。

要求：将彩色图像进行颜色空间转换、对不同的颜色分量进行不同的采样、

对于 3 个分量进行 8×8 的 DCT 变换、对 DCT 系数矩阵按照 JPEG 推荐的量化表进

行量化；对量化后的系数进行 Z 形扫描，最后进行熵编码，形成码流，计算比特

数，和压缩比。解压从量化后的 DCT 系数表开始逆向进行。

2.JPEG 图像压缩原理

端。因此，可利用人的视觉对于边缘急剧变化不敏感（视觉掩盖效应），以及人

眼对图像的亮度信息敏感、对颜色分辨率弱的特点实现高压缩比，而解压缩后的

图像信号仍有着满意的主观质量。

1.图像压缩的基本原理

图像数据之所以能被压缩，就是因为数据中存在着冗余。图像数据的冗余主

要表现为：图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间

存在相关性引起的时间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。

数据压缩的目的就是通过去除这些数据冗余来减少表示数据所需的比特数。由于

图像数据量的庞大,在存储、传输、处理时非常困难,因此图像数据的压缩就显得

非常重要。

图像压缩可以是有损数据压缩也可以是无损数据压缩。对于如绘制的技术图、

图表或者漫画优先使用无损压缩，这是因为有损压缩方法，尤其是在低的位速条

件下将会带来压缩失真。如医疗图像或者用于存档的扫描图像等这些有价值的内

容的压缩也尽量选择无损压缩方法。有损方法非常适合于自然的图像，例如一些

应用中图像的微小损失是可以接受的（有时是无法感知的），这样就可以大幅度

地减小位速。

无损图像压缩方法有：

行程长度编码

熵编码法

如 LZW 这样的自适应字典算法