图像JPEG压缩的matlab实现.docx

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图像JPEG压缩的matlab实现

图像JPEG压缩的matlab实现

作者姓名：

专业名称：

信息工程

指导教师：

讲师

摘要

随着现代经济的发展，影像风暴已经席卷了我们的日常生活，图像对于人们已经息息相关。

人们对计算机实时处理图像的要求就相对有所提高。

现在我们就面对一个问题，如何在保证图像质量的前提下，同时能够考虑到实时性和高效性就成了一个大家关注的问题。

那么对图像数据信息进行必要的压缩，以便能够保证图像的快速存储和传输。

但是，我们通常看到的图像是一种重要的二维信号，所以它本身就包含非常庞大的数据量，为了快速存储和实时传输，就必须对图像信息进行相应的压缩处理。

新兴的数学工具是局域DCT变换是一种新兴的数学工具，在现在社会中，图像压缩技术现在正受到大量的关注与研究。

本次课题设计在分析近年来，在图像处理领域，对图像压缩普遍方法的基础之上，充分学习和分析了基于DCT变换的图像压缩的相关编码及其基本原理和实现步骤。

简单概述了图像压缩的基本原理以及发展现状和方向，全面分析了DCT变换算法以及思路，提出了采用DCT变换压缩的依据和优势。

本文同时也介绍了图像压缩过程的重要步骤——编码量的方法和原理。

为了方便简单,将使用MATLAB2010实现JPEG图像压缩的仿真。

在论文最后，将介绍仿真的过程以及仿真结果说明，阐述用MATLAB来实现离散余弦变换的图像压缩的基本过程，并总结相关方法的优缺点。

同时也将充分展示压缩前后的图像，并做相应的比较。

关键词：

图像压缩DCTmatlab仿真

Abstract

Withthedevelopmentofmoderneconomy,thestormhassweptthroughtheimageofourdailylife,peoplehavebeencloselyrelatedtotheimageforthe.People'srequirementsonimagereal-timeprocessingisrelativelyimproved.Nowwefaceaproblem,howtoguaranteethequalityoftheimage,atthesametimecanbeoldenoughconsideringthereal-timeandefficiencyhasbecomeanissueofconcern.Thisinformationiscertaintoimagecompressionandprocessinghasbecomeaveryimportantlink.However,theimageisanimportantsignal,duetothelargeamountofdata,whilethestorageandtransmissionofthecompressed.Newmathematicaltoolsarediscretecosinetransformisanewmathematicaltool,basedonthediscretecosinetransformimagecompressiontechnologyisnowbeingalotofattentionandresearch.

Inthispaper,basedontheanalysisofthegeneralmethodsofimagecompressioninrecentyears,thebasicprinciplesandimplementationstepsofimagecompressionbasedonDCTtransformarealsodiscussed.Inthispaper,theprincipleanddevelopmentofimagecompressionareintroducedbriefly,andtheDCTtransformalgorithmisanalyzedandcomparedwithothercompressionmethods.ThebasisofDCTtransformcompressionisproposed.Thefinalstepoftheimagecompressionprocessistoencodethequantizedimage.This.WeuseMATLAB6.5torealizethesimulationofJPEGimagecompression.

ThesimulationresultsshowthatusingMATLABtoachievetheimagediscretecosinetransformcompressionmethodissimple,fast,smallerroradvantages,greatlyimprovestheefficiencyandaccuracyofimagecompression.

Keywords:

DCT,matlab,simulationimage,compression

前言

在当今，人们大多都都已经迈入了信息化的社会，信息交换技术已经发展出不同的形式，主要的信息分为三种形式：

1.文字2.音频3.图像。

在我们看来，信息传播发展的历史可以得出结论，人们已经在信息中融入了形象，然而，对我而言，图像更直观，我们的观察，但也有最多的数据量，相应的数据量也最大，是最大的困难。

这给图像信息的实时传输与快速存储带来了非常大的挑战。

这已经成为图像和信息传输发展的难题，然而数字图像的表示包含非常大的数据流，如果要对其进行处理，就不得不对大量数据进行适当的压缩。

人们已经尝试了各种各样的方式对图像数据进行相关的压缩处理，但是有些被压缩的数据可能是对我们有用的。

不过它的传输方法，以及传输媒介、以及存储媒介都有着严格的要求。

所以，对于快速的图像压缩、以及图像的压缩和编码技术，就是一种十分重要的现代图像数据处理技术，也是一种核心技术。

就现在而言图像文件格式的种类也是非常多的，其中常用的静止图像压缩编码的国际标准JPEG格式，因为它具有耗内存小，图像的质量相当非常清晰，目前早已经被广泛的用于信号处理和图像处理领域。

整个图像数据的压缩过程和编码的过程我们叫做基本的顺序过程，因此被用户用来作为图像的压缩的实际中进行应用。

这是目前图像压缩技术在现实中的最成功的运用之一。

除此之外，重建图像与压缩前的图像的视觉效果大致上没有明显区别。

DCT变换本身就是在最小均方误差条件下的最完美的正交变换，因此在图像压缩领域具有很好的实用价值，目前已经成为国际上普遍认可的图像压缩的格式标准。

余弦函数的核心是DCT变换，它的计算速度在目前来说十分的快，从而大大的提高了图像压缩的效率。

MATLAB信号图像处理工具是、math2works公司推出的一款功能强大，编写简单的图形处理软件平台，该平台将数据分析、数据计算、矩阵运算、信号处理和图形显示等多种处理技术融为一体，打造了一个方便的、高效的、快速的处理系统以及友好的用户环境。

在本次设计中，将直接在Matlab图形处理工具箱中，调用相关图形文件读取、存储以及具体操作函数和指令来实现基于DCT变换的图像压缩编码过程，并分析相关结果，得出相应的结论。

1绪论

1.1论文研究背景及意义

随着目前信息技术以及图像识别技术的快速进步，图像信息技术早已经被成熟的应用在图像检测系统和网络多媒体运用技术中，但是在实际运用中图像的数据量往往是海量的。

这样庞大的信息量，如果不通过特定方式对信息进行压缩,不但远远超过了一般处理系统的存储能力和处理能力,而且在目前的传输信道的传输速率不大的情况下，根本不能够完成庞大的多媒体信息的实时且快速的传输。

所以，为了我们可以有效且快速的存储、处理和传输多媒体图像数据,我们就必须对大数据的图像数据进行有效的压缩，因此必须对图像压缩编码的方法进行仔细全面地研究和分析。

因为组成图像的各像素之间,不管是在垂直方向，还是在水平方向上都会存在一定的联系，那么，如果我们采用某种特定的图像压缩编码技术提取或者减少这种联系,最终便可以达到压缩数据的效果。

图像信息是人们在生活中感受到的最重要的最直观的信息，在多媒体技术和通讯传输技术的快速发展的今天，图像必然也是信息技术所需要处理的最重要对象。

在现在社会中，图像处理技术的发展十分快速，从而也带动了多媒体娱乐、多媒体数字通信、数码高清相机、高清数码摄像头和高清晰度显示屏等各类与图像和视频相关的产品的快速进步。

随着目前图像信息的数据量的不断加大，而且很多成像设备的分辨率的越来越高，每一张图像所包含的信息量也就更大，海量的图像数据已经给存储设备的存储空间、通信信道的带宽以及处理器的处理速度带来了很大的压力。

如果我们要克服这些挑战，就必须采用某种编码方式对图像进行可逆的有效的压缩处理。

数字图像压缩编码的目的就是通过压缩，减小图片的内存，用尽可能最少的比特数来表征一幅图像，同时尽可能的保持原来图像的视觉效果，这必然要求我们对图像编码方式以及解码算法进行深入研究，目前，这个课题已将越来越受到人们的重视，成为近些年信息技术中的核心和热点。

如果能够有好的编码技术，将大大提升图像信息的传输以及存储能力。

1.2JPEG图像的发展历史及简介

在数十年的岁月里，越来越多的的图像压缩方法和相关理论已经被提出，可以分为传统的压缩编码方法和图像编码的新方法。

传统的编码技术，包括脉冲编码调制、量化、熵编码等十种编码方式。

但是随着这些传统编码方法的进一步应用，已经发现了这些方法的不足之处：

比如在传统编码方法中由于正交变换的差频局部化，变换系数的丢失对原始图像的原来结构的影响。

所以，在量化编码不可以用特定的方法；高的压缩比也会造成图像边缘虚化的发生从而发现严重的块效应。

由于JPEG目前在图像压缩领域取得了广泛运用，因此，它已经成为了全世界的在图像处理与分析领域的一个标准。

同时，他在全球图像压缩领域中，已经成为其中核心的部分。

JPEG本身仅仅只描述了如何把图像信息转换为字节流的数据，然而无法描述如何把这些字节在任何特定的存储介质密封起来。

.jpeg/.jpg是使用得比较多的图像文件的格式，由一个图像处理的联合会组织编制的，是一种会丢失部分信息的图像压缩格式，同时也是一种能够给保持原因视觉效果的压模式。

特别是采用高压缩比以后，图像质量将会得到一定的恢复，但是最后减压之后明显会减少，如果我们需要高质量的图像效果，则高压缩比的方式就不适合使用了。

不过，JPEG压缩技术已经非常先进和成熟，它通过有损压缩的形式来删除图像数据的冗余，从而获得非常高的压缩率，显示了一个非常接近原始图像的视觉效果。

换一句话来说，用尽可能最少的存储空间来存储较完整的图像是能够实现的。

JPEG本身也是一种比较常用的稳定的图像格式，可以根据实际的需要来调节图像的质量，通过设定相应的压缩比可以获取能够满足内存存储的需求，同时支持多级别的分向压缩，压缩比从10:

1到40:

1，通常压缩比越大，图像数据丢失就越严重，图像的品质自然也就很差；相反，图像品质就越好。

例如，你能够将20.3kbBMP位图文件压缩到1.37mb。

实际上，你能够在图像质量和文件大小之间找到一个适当的平衡点。

现在处理的主要是高频部分，针对JPEG压缩的。

在日常生活中，颜色占得分量也是比较多的，在网络上面的运用也是相对完