jpeg编码算法

① 求JPEG格式的详细介绍。以及JPEG图像DC系数提取的C语言实现代码

JPEG格式

JPEG也是常见的一种图像格式，它由联合照片专家组（Joint Photographic Experts Group）开发并以命名为%26quot;ISO 10918-1%26quot;，JPEG仅仅是一种俗称而已。JPEG文件的扩展名为.jpg或.jpeg，其压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像和彩色数据，获取得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像，换句话说，就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像质量。

同时JPEG还是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许你用不同的压缩比例对这种文件压缩，比如我们最高可以把1.37MB的BMP位图文件压缩至20.3KB。当然我们完全可以在图像质量和文件尺寸之间找到平衡点。

由于JPEG优异的品质和杰出的表现，它的应用也非常广泛，特别是在网络和光盘读物上，肯定都能找到它的影子。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下载速度快，使得Web页有可能以较短的下载时间提供大量美观的图像，JPEG同时也就顺理成章地成为网络上最受欢迎的图像格式。

四、JPEG2000格式

JPEG 2000同样是由JPEG 组织负责制定的，它有一个正式名称叫做%26quot;ISO 15444%26quot;，与JPEG相比，它具备更高压缩率以及更多新功能的新一代静态影像压缩技术。

JPEG2000 作为JPEG的升级版，其压缩率比JPEG高约30%左右。与JPEG不同的是，JPEG2000 同时支持有损和无损压缩，而 JPEG 只能支持有损压缩。无损压缩对保存一些重要图片是十分有用的。JPEG2000的一个极其重要的特征在于它能实现渐进传输，这一点与GIF的%26quot;渐显%26quot;有异曲同工之妙，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图象由朦胧到清晰显示，而不必是像现在的 JPEG 一样，由上到下慢慢显示。

此外，JPEG2000还支持所谓的%26quot;感兴趣区域%26quot;特性，你可以任意指定影像上你感兴趣区域的压缩质量，还可以选择指定的部份先解压缩。 JPEG 2000 和 JPEG 相比优势明显，且向下兼容，因此取代传统的JPEG格式指日可待。

JPEG2000可应用于传统的JPEG市场，如扫描仪、数码相机等，亦可应用于新兴领域，如网路传输、无线通讯等等。
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JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一个由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。

JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。例如，在V-CD和DVD-Video电视图像压缩技术中，就使用JPEG的有损压缩算法来取消空间方向上的冗余数据。为了在保证图像质量的前提下进一步提高压缩比，近年来JPEG专家组正在制定JPEG 2000(简称JP 2000)标准，这个标准中将采用小波变换(wavelet)算法。

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。压缩编码大致分成三个步骤：

1.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。

2.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。

3.使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。

译码或者叫做解压缩的过程与压缩编码过程正好相反。

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压缩编码算法的主要计算步骤如下：

1.正向离散余弦变换(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形编码(zigzag scan)。

4.使用差分脉冲编码调制(differential pulse code molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

5.使用行程长度编码(run-length encoding，RLE)对交流系数(AC)进行编码。

6.熵编码(entropy coding)。

2. 量化

量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化。量化的目的是减小非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目。量化是图像质量下降的最主要原因。

对于有损压缩算法，JPEG算法使用均匀量化器进行量化，量化步距是按照系数所在的位置和每种颜色分量的色调值来确定。因为人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此使用了两种量化表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼对低频分量的图像比对高频分量的图像更敏感，因此图中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。

3. Z字形编排

量化后的系数要重新编排，目的是为了增加连续的“0”系数的个数，就是“0”的游程长度，方法是按照Z字形的式样编排，如图5-17所示。这样就把一个8 ? 8的矩阵变成一个1 ? 64的矢量，频率较低的系数放在矢量的顶部。

4. 直流系数的编码

8 ? 8图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个特点，一是系数的数值比较大，二是相邻8 ? 8图像块的DC系数值变化不大。根据这个特点，JPEG算法使用了差分脉冲调制编码(DPCM)技术，对相邻图像块之间量化DC系数的差值(Delta)进行编码，

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

5. 交流系数的编码

量化AC系数的特点是1 ? 64矢量中包含有许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因此使用非常简单和直观的游程长度编码(RLE)对它们进行编码。

JPEG使用了1个字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数所需要的位数，跟在它后面的是量化AC系数的数值。

6. 熵编码

使用熵编码还可以对DPCM编码后的直流DC系数和RLE编码后的交流AC系数作进一步的压缩。

在JPEG有损压缩算法中，使用霍夫曼编码器来减少熵。使用霍夫曼编码器的理由是可以使用很简单的查表(lookup table)方法进行编码。压缩数据符号时，霍夫曼编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的霍夫曼码表可以事先进行定义。

② MPEG和JPEG分别采用了什么算法

MPEG视频压缩编码后包括三种元素：I帧（I-frames）、P帧（P-frames）和B帧（B-frames）。在MPEG编码的过程中，部分视频帧序列压缩成为I帧；部分压缩成P帧；还有部分压缩成B帧。I帧法是帧内压缩法，也称为“关键帧”压缩法。I帧法是基于离散余弦变换DCT（ Discrete Cosine Transform ）的压缩技术，这种算法与JPEG压缩算法类似。采用I帧压缩可达到1/6的压缩比而无明显的压缩痕迹。
在保证图像质量的前提下实现高压缩的压缩算法，仅靠帧内压缩是不能实现的，MPEG采用了帧间和帧内相结合的压缩算法。 P帧法是一种前向预测算法，它考虑相邻帧之间的相同信息或数据，也即考虑运动的特性进行帧间压缩。P帧法是根据本帧与相邻的前一帧（I帧或P帧）的不同点来压缩本帧数据。采取P帧和I帧联合压缩的方法可达到更高的压缩且无明显的压缩痕迹。
然而，只有采用B帧压缩才能达到200：1的高压缩。B帧法是双向预测的帧间压缩算法。当把一帧压缩成B帧时，它根据相邻的前一帧、本帧以及后一帧数据的不同点来压缩本帧，也即仅记录本帧与前后帧的差值。B帧数据只有I帧数据的百分之十五、P帧数据的百分之五十以下。
MPEG标准采用类似4：2：2的采用格式，压缩后亮度信号的分辨率为352×240，两个色度信号分辨率均为176×120，这两种不同分辨率信息的帧率都是每秒30帧。其编码的基本方法是在单位时间内，首先采集并压缩第一帧的图像为I帧。然后对于其后的各帧，在对单帧图像进行有效压缩的基础上，只存储其相对于前后帧发生变化的部分。帧间压缩的过程中也常间隔采用帧内压缩法，由于帧内（关键帧）的压缩不基于前一帧，一般每隔15帧设一关键帧，这样可以减少相关前一帧压缩的误差积累。MPEG编码器首先要决定压缩当前帧为I帧或P帧或B帧，然后采用相应的算法对其进行压缩。一个视频序列经MPEG全编码压缩后可能的格式为：......
压缩成B帧或P帧要比压缩成I帧需要多得多的计算处理时间。有的编码器不具备B帧甚至P帧的压缩功能，显然其压缩效果不会很好。

JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一个由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。

JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。例如，在V-CD和DVD-Video电视图像压缩技术中，就使用JPEG的有损压缩算法来取消空间方向上的冗余数据。为了在保证图像质量的前提下进一步提高压缩比，近年来JPEG专家组正在制定JPEG 2000(简称JP 2000)标准，这个标准中将采用小波变换(wavelet)算法。

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。压缩编码大致分成三个步骤：

1.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。

2.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。

3.使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。

译码或者叫做解压缩的过程与压缩编码过程正好相反。

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压缩编码算法的主要计算步骤如下：

1.正向离散余弦变换(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形编码(zigzag scan)。

4.使用差分脉冲编码调制(differential pulse code molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

5.使用行程长度编码(run-length encoding，RLE)对交流系数(AC)进行编码。

6.熵编码(entropy coding)。

③ JPEG压缩编码算法的主要计算步骤哪些对图像的质量有损

JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下：
（1）正向离散余弦变换（FDCT）。 （2）量化（Quantization）。 （3）Z字形编码（Zigzag Scan）。 （4）使用差分脉冲编码调制（Differential Pulse Code Molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。 （5）使用行程长度编码（Run-Length Encoding，RLE）对交流系数（AC）进行编码。  6）熵编码（Entropy Eoding）。
JPEG是有损编码，是在量化过程中取整而产生的。

④ 算法JPEG的数学表达式是

我们这个学期有教过，对正向离散余弦变换数学公式看起来很头痛。
=
=！如果你只是应付考试，记住JPEG压缩编码算法的主要计算步骤，理解大概就行了。
（1）正向离散余弦变换（FDCT）。
（2）量化（Quantization）。
（3）Z字形编码（Zigzag
Scan）。
（4）使用差分脉冲编码调制（Differential
Pulse
Code
Molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。
（5）使用行程长度编码（Run-Length
Encoding，RLE）对交流系数（AC）进行编码。
（6）熵编码（Entropy
Eoding）。
公式的网址：
http://blog.csdn.net/crfoxzl/archive/2007/11/03/1865072.aspx

⑤ JPEG2000标准的算法具体分为哪几个部分，每一部分都实现什么功能

JPEG2000标准的算法由：核心编码系统、扩展部分、动态JPEG2000、 一致性测试、参考软件、混合图像文件格式、JPSEC：安全JPEG2000、JPIP：互动工具 APIs和协议、JP3D：3维数据和浮点数据、JPWL：无线、ISO 基本媒体文件格式、进入标准JPEG2000编码器 12部分组成（原有13部分，后来一部分被取消）

1、核心编码系统：定义了核心编码且明确了其在标准的其他部分中的使用，还规定了一
种简单的文件格式JP2。

2、扩展部分：扩展了第1部分解码部分的高级特征，包括扩展文件格式支持和采用更复
杂的算法提高压缩效率。

3、动态JPEG2000：它主要以第1部分的附加文件格式技术为基础。编码器明显比MPEG标准简单，主要应用于如快速捕捉模式的数字摄影、视频编辑和数字电影的归档和发行。

4、为保证标准高质量的实现定义
了一致性测试

5、定义两种参考软件来实现第1部分，一种是由TJ2000工作组提供的JAVA工具，另一
种是C工具，称作JASPER。

6、定义了一种混合图像文件格式。

7、JPSEC与JPEG2000安全应用有关。

8、JPIP为分配有关JPEG2000应用定义了一套高级网络协议。

9、JP3D与3维数据和浮点数据压缩有关。

10、JPWL使用JPEG2000处理无线应用。

11、是对第3部分的增补。

12、2004年3月建立，主要是对JPEG2000编码器进行标准化。

我这里有份专门介绍JPEG2000标准的算法的资料，如果你需要，可以留下邮箱我发给你！

⑥ 简述JPEG压缩算法

首先你需要了解几个概念，有损压缩，量化，行程编码。
对一副图片来说，bitmap就是原始格式，没经过任何压缩的。
量化就是把所有0-255的像素值进行归类，然后分成尽量少的积累，这要存储量就小很多了，对于JEPG来说量化是有损压缩的起源。
最后就是对所有的已经归类过的点进行行程编码，然后就压缩完了

⑦ JPEG算法具有哪四种操作方式

（1）基于DCT的顺序模式：编码、解码通过一次扫描完成；
（2）基于DCT的渐进模式：编码、解码需要多次扫描完成，扫描效果由粗到精，逐级递增；
（3）无损模式：基于DPCM，保证解码后完全精确恢复到原图像采样值；
（4）层次模式：图像在多个空间分辨率中进行编码，可以根据需要只对低分辨率数据做解码，放弃高分辨率信息；

⑧ JPEG压缩编码算法的主要步骤是什么其中哪些步骤是有损的，那些是无损的

JPEG压缩编码算法的主要计算步骤如下：
1、正向离散余弦变换(FDCT)。
2、量化(quantization)。
3、Z字形编码(zigzag scan)。
4、使用差分脉冲编码调制(differential pulse code molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。
5、使用行程长度编码(run-length encoding，RLE)对交流系数(AC)进行编码。
6、熵编码(entropy coding)。

⑨ 什么是JPEG压缩率 百科

指的是JPEG图片格式在压缩过程后图片占用内存大小与原图占用内存大小之间的比值，JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压缩比率通常在10：1到40：1之间，压缩比越大，品质就越低；相反地，压缩比越小，品质就越好。

(9)jpeg编码算法扩展阅读：

JPEG格式是目前网络上常用的图像格式，是可以把文件压缩到最小的格式，在 Photoshop软件中以JPEG格式储存时，提供11级压缩级别，以0—10级表示。其中0级压缩比最高，图像品质最差。

即使采用细节几乎无损的10 级质量保存时，压缩比也可达 5：1。以BMP格式保存时得到4.28MB图像文件，在采用JPG格式保存时，其文件仅为178KB，压缩比达到24：1。经过多次比较，采用第8级压缩为存储空间与图像质量兼得的最佳比例。PG文件的优点是体积小巧，并且兼容性好。

⑩ JPEG是矢量图像压缩编码标准

JPEG(Joint Photographic Experts Group) 是一个由 ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组，负责制定静态的数字图像数据压缩编码标准，这个专家组开发的算法称为JPEG算法，并且成为国际上通用的标准，因此又称为JPEG标准。JPEG是一个适用范围很广的静态图像数据压缩标准，既可用于灰度图像又可用于彩色图像。

JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法，一种是采用以离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)为基础的有损压缩算法，另一种是采用以预测技术为基础的无损压缩算法。使用有损压缩算法时，在压缩比为25:1的情况下，压缩后还原得到的图像与原始图像相比较，非图像专家难于找出它们之间的区别，因此得到了广泛的应用。例如，在V-CD和DVD-Video电视图像压缩技术中，就使用JPEG的有损压缩算法来取消空间方向上的冗余数据。为了在保证图像质量的前提下进一步提高压缩比，近年来JPEG专家组正在制定JPEG 2000(简称JP 2000)标准，这个标准中将采用小波变换(wavelet)算法。

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。压缩编码大致分成三个步骤：

1.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。

2.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。

3.使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。

译码或者叫做解压缩的过程与压缩编码过程正好相反。

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压缩编码算法的主要计算步骤如下：

1.正向离散余弦变换(FDCT)。

2.量化(quantization)。

3.Z字形编码(zigzag scan)。

4.使用差分脉冲编码调制(differential pulse code molation，DPCM)对直流系数(DC)进行编码。

5.使用行程长度编码(run-length encoding，RLE)对交流系数(AC)进行编码。

6.熵编码(entropy coding)。

2. 量化

量化是对经过FDCT变换后的频率系数进行量化。量化的目的是减小非“0”系数的幅度以及增加“0”值系数的数目。量化是图像质量下降的最主要原因。

对于有损压缩算法，JPEG算法使用均匀量化器进行量化，量化步距是按照系数所在的位置和每种颜色分量的色调值来确定。因为人眼对亮度信号比对色差信号更敏感，因此使用了两种量化表：亮度量化值和色差量化值。此外，由于人眼对低频分量的图像比对高频分量的图像更敏感，因此图中的左上角的量化步距要比右下角的量化步距小。

3. Z字形编排

量化后的系数要重新编排，目的是为了增加连续的“0”系数的个数，就是“0”的游程长度，方法是按照Z字形的式样编排，如图5-17所示。这样就把一个8 ? 8的矩阵变成一个1 ? 64的矢量，频率较低的系数放在矢量的顶部。

4. 直流系数的编码

8 ? 8图像块经过DCT变换之后得到的DC直流系数有两个特点，一是系数的数值比较大，二是相邻8 ? 8图像块的DC系数值变化不大。根据这个特点，JPEG算法使用了差分脉冲调制编码(DPCM)技术，对相邻图像块之间量化DC系数的差值(Delta)进行编码，

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

5. 交流系数的编码

量化AC系数的特点是1 ? 64矢量中包含有许多“0”系数，并且许多“0”是连续的，因此使用非常简单和直观的游程长度编码(RLE)对它们进行编码。

JPEG使用了1个字节的高4位来表示连续“0”的个数，而使用它的低4位来表示编码下一个非“0”系数所需要的位数，跟在它后面的是量化AC系数的数值。

6. 熵编码

使用熵编码还可以对DPCM编码后的直流DC系数和RLE编码后的交流AC系数作进一步的压缩。

在JPEG有损压缩算法中，使用霍夫曼编码器来减少熵。使用霍夫曼编码器的理由是可以使用很简单的查表(lookup table)方法进行编码。压缩数据符号时，霍夫曼编码器对出现频度比较高的符号分配比较短的代码，而对出现频度较低的符号分配比较长的代码。这种可变长度的霍夫曼码表可以事先进行定义。