jpeg編碼演算法

① 求JPEG格式的詳細介紹。以及JPEG圖像DC系數提取的C語言實現代碼

JPEG格式

JPEG也是常見的一種圖像格式，它由聯合照片專家組（Joint Photographic Experts Group）開發並以命名為%26quot;ISO 10918-1%26quot;，JPEG僅僅是一種俗稱而已。JPEG文件的擴展名為.jpg或.jpeg，其壓縮技術十分先進，它用有損壓縮方式去除冗餘的圖像和彩色數據，獲取得極高的壓縮率的同時能展現十分豐富生動的圖像，換句話說，就是可以用最少的磁碟空間得到較好的圖像質量。

同時JPEG還是一種很靈活的格式，具有調節圖像質量的功能，允許你用不同的壓縮比例對這種文件壓縮，比如我們最高可以把1.37MB的BMP點陣圖文件壓縮至20.3KB。當然我們完全可以在圖像質量和文件尺寸之間找到平衡點。

由於JPEG優異的品質和傑出的表現，它的應用也非常廣泛，特別是在網路和光碟讀物上，肯定都能找到它的影子。目前各類瀏覽器均支持JPEG這種圖像格式，因為JPEG格式的文件尺寸較小，下載速度快，使得Web頁有可能以較短的下載時間提供大量美觀的圖像，JPEG同時也就順理成章地成為網路上最受歡迎的圖像格式。

四、JPEG2000格式

JPEG 2000同樣是由JPEG 組織負責制定的，它有一個正式名稱叫做%26quot;ISO 15444%26quot;，與JPEG相比，它具備更高壓縮率以及更多新功能的新一代靜態影像壓縮技術。

JPEG2000 作為JPEG的升級版，其壓縮率比JPEG高約30%左右。與JPEG不同的是，JPEG2000 同時支持有損和無損壓縮，而 JPEG 只能支持有損壓縮。無損壓縮對保存一些重要圖片是十分有用的。JPEG2000的一個極其重要的特徵在於它能實現漸進傳輸，這一點與GIF的%26quot;漸顯%26quot;有異曲同工之妙，即先傳輸圖像的輪廓，然後逐步傳輸數據，不斷提高圖像質量，讓圖象由朦朧到清晰顯示，而不必是像現在的 JPEG 一樣，由上到下慢慢顯示。

此外，JPEG2000還支持所謂的%26quot;感興趣區域%26quot;特性，你可以任意指定影像上你感興趣區域的壓縮質量，還可以選擇指定的部份先解壓縮。 JPEG 2000 和 JPEG 相比優勢明顯，且向下兼容，因此取代傳統的JPEG格式指日可待。

JPEG2000可應用於傳統的JPEG市場，如掃描儀、數碼相機等，亦可應用於新興領域，如網路傳輸、無線通訊等等。
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JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一個由 ISO和IEC兩個組織機構聯合組成的一個專家組，負責制定靜態的數字圖像數據壓縮編碼標准，這個專家組開發的演算法稱為JPEG演算法，並且成為國際上通用的標准，因此又稱為JPEG標准。JPEG是一個適用范圍很廣的靜態圖像數據壓縮標准，既可用於灰度圖像又可用於彩色圖像。

JPEG專家組開發了兩種基本的壓縮演算法，一種是採用以離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)為基礎的有損壓縮演算法，另一種是採用以預測技術為基礎的無損壓縮演算法。使用有損壓縮演算法時，在壓縮比為25:1的情況下，壓縮後還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難於找出它們之間的區別，因此得到了廣泛的應用。例如，在V-CD和DVD-Video電視圖像壓縮技術中，就使用JPEG的有損壓縮演算法來取消空間方向上的冗餘數據。為了在保證圖像質量的前提下進一步提高壓縮比，近年來JPEG專家組正在制定JPEG 2000(簡稱JP 2000)標准，這個標准中將採用小波變換(wavelet)演算法。

JPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結合來去掉視角的冗餘信息和數據本身的冗餘信息。壓縮編碼大致分成三個步驟：

1.使用正向離散餘弦變換(forward discrete cosine transform，FDCT)把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。

2.使用加權函數對DCT系數進行量化，這個加權函數對於人的視覺系統是最佳的。

3.使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數進行編碼。

解碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。

JPEG演算法與彩色空間無關，因此「RGB到YUV變換」和「YUV到RGB變換」不包含在JPEG演算法中。JPEG演算法處理的彩色圖像是單獨的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來自不同彩色空間的數據，如RGB, YCbCr和CMYK。

JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟如下：

1.正向離散餘弦變換(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形編碼(zigzag scan)。

4.使用差分脈沖編碼調制(differential pulse code molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。

5.使用行程長度編碼(run-length encoding，RLE)對交流系數(AC)進行編碼。

6.熵編碼(entropy coding)。

2. 量化

量化是對經過FDCT變換後的頻率系數進行量化。量化的目的是減小非「0」系數的幅度以及增加「0」值系數的數目。量化是圖像質量下降的最主要原因。

對於有損壓縮演算法，JPEG演算法使用均勻量化器進行量化，量化步距是按照系數所在的位置和每種顏色分量的色調值來確定。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。此外，由於人眼對低頻分量的圖像比對高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。

3. Z字形編排

量化後的系數要重新編排，目的是為了增加連續的「0」系數的個數，就是「0」的遊程長度，方法是按照Z字形的式樣編排，如圖5-17所示。這樣就把一個8 ? 8的矩陣變成一個1 ? 64的矢量，頻率較低的系數放在矢量的頂部。

4. 直流系數的編碼

8 ? 8圖像塊經過DCT變換之後得到的DC直流系數有兩個特點，一是系數的數值比較大，二是相鄰8 ? 8圖像塊的DC系數值變化不大。根據這個特點，JPEG演算法使用了差分脈沖調制編碼(DPCM)技術，對相鄰圖像塊之間量化DC系數的差值(Delta)進行編碼，

Delta＝DC(0, 0)k-DC(0, 0)k-1 ........ (5-5)

5. 交流系數的編碼

量化AC系數的特點是1 ? 64矢量中包含有許多「0」系數，並且許多「0」是連續的，因此使用非常簡單和直觀的遊程長度編碼(RLE)對它們進行編碼。

JPEG使用了1個位元組的高4位來表示連續「0」的個數，而使用它的低4位來表示編碼下一個非「0」系數所需要的位數，跟在它後面的是量化AC系數的數值。

6. 熵編碼

使用熵編碼還可以對DPCM編碼後的直流DC系數和RLE編碼後的交流AC系數作進一步的壓縮。

在JPEG有損壓縮演算法中，使用霍夫曼編碼器來減少熵。使用霍夫曼編碼器的理由是可以使用很簡單的查表(lookup table)方法進行編碼。壓縮數據符號時，霍夫曼編碼器對出現頻度比較高的符號分配比較短的代碼，而對出現頻度較低的符號分配比較長的代碼。這種可變長度的霍夫曼碼表可以事先進行定義。

② MPEG和JPEG分別採用了什麼演算法

MPEG視頻壓縮編碼後包括三種元素：I幀（I-frames）、P幀（P-frames）和B幀（B-frames）。在MPEG編碼的過程中，部分視頻幀序列壓縮成為I幀；部分壓縮成P幀；還有部分壓縮成B幀。I幀法是幀內壓縮法，也稱為「關鍵幀」壓縮法。I幀法是基於離散餘弦變換DCT（ Discrete Cosine Transform ）的壓縮技術，這種演算法與JPEG壓縮演算法類似。採用I幀壓縮可達到1/6的壓縮比而無明顯的壓縮痕跡。
在保證圖像質量的前提下實現高壓縮的壓縮演算法，僅靠幀內壓縮是不能實現的，MPEG採用了幀間和幀內相結合的壓縮演算法。 P幀法是一種前向預測演算法，它考慮相鄰幀之間的相同信息或數據，也即考慮運動的特性進行幀間壓縮。P幀法是根據本幀與相鄰的前一幀（I幀或P幀）的不同點來壓縮本幀數據。採取P幀和I幀聯合壓縮的方法可達到更高的壓縮且無明顯的壓縮痕跡。
然而，只有採用B幀壓縮才能達到200：1的高壓縮。B幀法是雙向預測的幀間壓縮演算法。當把一幀壓縮成B幀時，它根據相鄰的前一幀、本幀以及後一幀數據的不同點來壓縮本幀，也即僅記錄本幀與前後幀的差值。B幀數據只有I幀數據的百分之十五、P幀數據的百分之五十以下。
MPEG標准採用類似4：2：2的採用格式，壓縮後亮度信號的解析度為352×240，兩個色度信號解析度均為176×120，這兩種不同解析度信息的幀率都是每秒30幀。其編碼的基本方法是在單位時間內，首先採集並壓縮第一幀的圖像為I幀。然後對於其後的各幀，在對單幀圖像進行有效壓縮的基礎上，只存儲其相對於前後幀發生變化的部分。幀間壓縮的過程中也常間隔採用幀內壓縮法，由於幀內（關鍵幀）的壓縮不基於前一幀，一般每隔15幀設一關鍵幀，這樣可以減少相關前一幀壓縮的誤差積累。MPEG編碼器首先要決定壓縮當前幀為I幀或P幀或B幀，然後採用相應的演算法對其進行壓縮。一個視頻序列經MPEG全編碼壓縮後可能的格式為：......
壓縮成B幀或P幀要比壓縮成I幀需要多得多的計算處理時間。有的編碼器不具備B幀甚至P幀的壓縮功能，顯然其壓縮效果不會很好。

JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一個由 ISO和IEC兩個組織機構聯合組成的一個專家組，負責制定靜態的數字圖像數據壓縮編碼標准，這個專家組開發的演算法稱為JPEG演算法，並且成為國際上通用的標准，因此又稱為JPEG標准。JPEG是一個適用范圍很廣的靜態圖像數據壓縮標准，既可用於灰度圖像又可用於彩色圖像。

JPEG專家組開發了兩種基本的壓縮演算法，一種是採用以離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)為基礎的有損壓縮演算法，另一種是採用以預測技術為基礎的無損壓縮演算法。使用有損壓縮演算法時，在壓縮比為25:1的情況下，壓縮後還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難於找出它們之間的區別，因此得到了廣泛的應用。例如，在V-CD和DVD-Video電視圖像壓縮技術中，就使用JPEG的有損壓縮演算法來取消空間方向上的冗餘數據。為了在保證圖像質量的前提下進一步提高壓縮比，近年來JPEG專家組正在制定JPEG 2000(簡稱JP 2000)標准，這個標准中將採用小波變換(wavelet)演算法。

JPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結合來去掉視角的冗餘信息和數據本身的冗餘信息。壓縮編碼大致分成三個步驟：

1.使用正向離散餘弦變換(forward discrete cosine transform，FDCT)把空間域表示的圖變換成頻率域表示的。

2.使用加權函數對DCT系數進行量化，這個加權函數對於人的視覺系統是最佳的。

3.使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數進行編碼。

解碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。

JPEG演算法與彩色空間無關，因此「RGB到YUV變換」和「YUV到RGB變換」不包含在JPEG演算法中。JPEG演算法處理的彩色圖像是單獨的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來自不同彩色空間的數據，如RGB, YCbCr和CMYK。

JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟如下：

1.正向離散餘弦變換(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形編碼(zigzag scan)。

4.使用差分脈沖編碼調制(differential pulse code molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。

5.使用行程長度編碼(run-length encoding，RLE)對交流系數(AC)進行編碼。

6.熵編碼(entropy coding)。

③ JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟哪些對圖像的質量有損

JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟如下：
（1）正向離散餘弦變換（FDCT）。 （2）量化（Quantization）。 （3）Z字形編碼（Zigzag Scan）。 （4）使用差分脈沖編碼調制（Differential Pulse Code Molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。 （5）使用行程長度編碼（Run-Length Encoding，RLE）對交流系數（AC）進行編碼。  6）熵編碼（Entropy Eoding）。
JPEG是有損編碼，是在量化過程中取整而產生的。

④ 演算法JPEG的數學表達式是

我們這個學期有教過，對正向離散餘弦變換數學公式看起來很頭痛。
=
=！如果你只是應付考試，記住JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟，理解大概就行了。
（1）正向離散餘弦變換（FDCT）。
（2）量化（Quantization）。
（3）Z字形編碼（Zigzag
Scan）。
（4）使用差分脈沖編碼調制（Differential
Pulse
Code
Molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。
（5）使用行程長度編碼（Run-Length
Encoding，RLE）對交流系數（AC）進行編碼。
（6）熵編碼（Entropy
Eoding）。
公式的網址：
http://blog.csdn.net/crfoxzl/archive/2007/11/03/1865072.aspx

⑤ JPEG2000標準的演算法具體分為哪幾個部分，每一部分都實現什麼功能

JPEG2000標準的演算法由：核心編碼系統、擴展部分、動態JPEG2000、 一致性測試、參考軟體、混合圖像文件格式、JPSEC：安全JPEG2000、JPIP：互動工具 APIs和協議、JP3D：3維數據和浮點數據、JPWL：無線、ISO 基本媒體文件格式、進入標准JPEG2000編碼器 12部分組成（原有13部分，後來一部分被取消）

1、核心編碼系統：定義了核心編碼且明確了其在標準的其他部分中的使用，還規定了一
種簡單的文件格式JP2。

2、擴展部分：擴展了第1部分解碼部分的高級特徵，包括擴展文件格式支持和採用更復
雜的演算法提高壓縮效率。

3、動態JPEG2000：它主要以第1部分的附加文件格式技術為基礎。編碼器明顯比MPEG標准簡單，主要應用於如快速捕捉模式的數字攝影、視頻編輯和數字電影的歸檔和發行。

4、為保證標准高質量的實現定義
了一致性測試

5、定義兩種參考軟體來實現第1部分，一種是由TJ2000工作組提供的JAVA工具，另一
種是C工具，稱作JASPER。

6、定義了一種混合圖像文件格式。

7、JPSEC與JPEG2000安全應用有關。

8、JPIP為分配有關JPEG2000應用定義了一套高級網路協議。

9、JP3D與3維數據和浮點數據壓縮有關。

10、JPWL使用JPEG2000處理無線應用。

11、是對第3部分的增補。

12、2004年3月建立，主要是對JPEG2000編碼器進行標准化。

我這里有份專門介紹JPEG2000標準的演算法的資料，如果你需要，可以留下郵箱我發給你！

⑥ 簡述JPEG壓縮演算法

首先你需要了解幾個概念，有損壓縮，量化，行程編碼。
對一副圖片來說，bitmap就是原始格式，沒經過任何壓縮的。
量化就是把所有0-255的像素值進行歸類，然後分成盡量少的積累，這要存儲量就小很多了，對於JEPG來說量化是有損壓縮的起源。
最後就是對所有的已經歸類過的點進行行程編碼，然後就壓縮完了

⑦ JPEG演算法具有哪四種操作方式

（1）基於DCT的順序模式：編碼、解碼通過一次掃描完成；
（2）基於DCT的漸進模式：編碼、解碼需要多次掃描完成，掃描效果由粗到精，逐級遞增；
（3）無損模式：基於DPCM，保證解碼後完全精確恢復到原圖像采樣值；
（4）層次模式：圖像在多個空間解析度中進行編碼，可以根據需要只對低解析度數據做解碼，放棄高解析度信息；

⑧ JPEG壓縮編碼演算法的主要步驟是什麼其中哪些步驟是有損的，那些是無損的

JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟如下：
1、正向離散餘弦變換(FDCT)。
2、量化(quantization)。
3、Z字形編碼(zigzag scan)。
4、使用差分脈沖編碼調制(differential pulse code molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。
5、使用行程長度編碼(run-length encoding，RLE)對交流系數(AC)進行編碼。
6、熵編碼(entropy coding)。

⑨ 什麼是JPEG壓縮率 百科

指的是JPEG圖片格式在壓縮過程後圖片佔用內存大小與原圖佔用內存大小之間的比值，JPEG是一種很靈活的格式，具有調節圖像質量的功能，允許用不同的壓縮比例對文件進行壓縮，支持多種壓縮級別，壓縮比率通常在10：1到40：1之間，壓縮比越大，品質就越低；相反地，壓縮比越小，品質就越好。

(9)jpeg編碼演算法擴展閱讀：

JPEG格式是目前網路上常用的圖像格式，是可以把文件壓縮到最小的格式，在 Photoshop軟體中以JPEG格式儲存時，提供11級壓縮級別，以0—10級表示。其中0級壓縮比最高，圖像品質最差。

即使採用細節幾乎無損的10 級質量保存時，壓縮比也可達 5：1。以BMP格式保存時得到4.28MB圖像文件，在採用JPG格式保存時，其文件僅為178KB，壓縮比達到24：1。經過多次比較，採用第8級壓縮為存儲空間與圖像質量兼得的最佳比例。PG文件的優點是體積小巧，並且兼容性好。

⑩ JPEG是矢量圖像壓縮編碼標准

JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一個由 ISO和IEC兩個組織機構聯合組成的一個專家組，負責制定靜態的數字圖像數據壓縮編碼標准，這個專家組開發的演算法稱為JPEG演算法，並且成為國際上通用的標准，因此又稱為JPEG標准。JPEG是一個適用范圍很廣的靜態圖像數據壓縮標准，既可用於灰度圖像又可用於彩色圖像。

JPEG專家組開發了兩種基本的壓縮演算法，一種是採用以離散餘弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)為基礎的有損壓縮演算法，另一種是採用以預測技術為基礎的無損壓縮演算法。使用有損壓縮演算法時，在壓縮比為25:1的情況下，壓縮後還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難於找出它們之間的區別，因此得到了廣泛的應用。例如，在V-CD和DVD-Video電視圖像壓縮技術中，就使用JPEG的有損壓縮演算法來取消空間方向上的冗餘數據。為了在保證圖像質量的前提下進一步提高壓縮比，近年來JPEG專家組正在制定JPEG 2000(簡稱JP 2000)標准，這個標准中將採用小波變換(wavelet)演算法。

JPEG壓縮是有損壓縮，它利用了人的視角系統的特性，使用量化和無損壓縮編碼相結合來去掉視角的冗餘信息和數據本身的冗餘信息。壓縮編碼大致分成三個步驟：

1.使用正向離散餘弦變換(forward discrete cosine transform，FDCT)把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖。

2.使用加權函數對DCT系數進行量化，這個加權函數對於人的視覺系統是最佳的。

3.使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數進行編碼。

解碼或者叫做解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。

JPEG演算法與彩色空間無關，因此「RGB到YUV變換」和「YUV到RGB變換」不包含在JPEG演算法中。JPEG演算法處理的彩色圖像是單獨的彩色分量圖像，因此它可以壓縮來自不同彩色空間的數據，如RGB, YCbCr和CMYK。

JPEG壓縮編碼演算法的主要計算步驟如下：

1.正向離散餘弦變換(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形編碼(zigzag scan)。

4.使用差分脈沖編碼調制(differential pulse code molation，DPCM)對直流系數(DC)進行編碼。

5.使用行程長度編碼(run-length encoding，RLE)對交流系數(AC)進行編碼。

6.熵編碼(entropy coding)。

2. 量化

量化是對經過FDCT變換後的頻率系數進行量化。量化的目的是減小非「0」系數的幅度以及增加「0」值系數的數目。量化是圖像質量下降的最主要原因。

對於有損壓縮演算法，JPEG演算法使用均勻量化器進行量化，量化步距是按照系數所在的位置和每種顏色分量的色調值來確定。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。此外，由於人眼對低頻分量的圖像比對高頻分量的圖像更敏感，因此圖中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。

3. Z字形編排

量化後的系數要重新編排，目的是為了增加連續的「0」系數的個數，就是「0」的遊程長度，方法是按照Z字形的式樣編排，如圖5-17所示。這樣就把一個8 ? 8的矩陣變成一個1 ? 64的矢量，頻率較低的系數放在矢量的頂部。

4. 直流系數的編碼

8 ? 8圖像塊經過DCT變換之後得到的DC直流系數有兩個特點，一是系數的數值比較大，二是相鄰8 ? 8圖像塊的DC系數值變化不大。根據這個特點，JPEG演算法使用了差分脈沖調制編碼(DPCM)技術，對相鄰圖像塊之間量化DC系數的差值(Delta)進行編碼，

Delta＝DC(0, 0)k-DC(0, 0)k-1 ........ (5-5)

5. 交流系數的編碼

量化AC系數的特點是1 ? 64矢量中包含有許多「0」系數，並且許多「0」是連續的，因此使用非常簡單和直觀的遊程長度編碼(RLE)對它們進行編碼。

JPEG使用了1個位元組的高4位來表示連續「0」的個數，而使用它的低4位來表示編碼下一個非「0」系數所需要的位數，跟在它後面的是量化AC系數的數值。

6. 熵編碼

使用熵編碼還可以對DPCM編碼後的直流DC系數和RLE編碼後的交流AC系數作進一步的壓縮。

在JPEG有損壓縮演算法中，使用霍夫曼編碼器來減少熵。使用霍夫曼編碼器的理由是可以使用很簡單的查表(lookup table)方法進行編碼。壓縮數據符號時，霍夫曼編碼器對出現頻度比較高的符號分配比較短的代碼，而對出現頻度較低的符號分配比較長的代碼。這種可變長度的霍夫曼碼表可以事先進行定義。