静止图像压缩技术JPEG的分析与应用(附VB代码)

中文摘要
现代社会已经进入了一个高速信息化时代｡信息化的发展带动了计算机与多媒体技术的不断发展,处于对图像通信与图像储存的要求,人们期望有一个统一而高效图像压缩标准的出现｡静止图像作为计算机上经常使用的一种图像形式同时也是动态图像的基础,其压缩技术无疑是一项相当重要的｡JPEG标准就是在这种情况下应运而生的｡JPEG压缩技术十分先进,它用有损压缩方式去除冗余的图像数据,在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像,且 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,压缩比越大,品质就越低;相反地,压缩比越小,品质就越好.
图像数据压缩不仅是必要的,而且也是可能的,因为图像数据间有大量的冗余信息,通过去除冗余达到压缩的目的,从而解决图像数据量巨大而不便存储与传输的问题｡本文就是从图像压缩的必要性与可能性出发,先介绍了图像压缩方法的分类,接着对几种在静态图像压缩JPEG中所涉及的几种图像压缩方法进行了介绍｡然后具体的论述了JPEG的编码过程,并在此基础上提出了一种改进的离散余弦变换(DCT)即利用查表法来实现DCT变换最后介绍了JPEG标准的色彩系统和它的文件格式,同时对实验结果进行记录和分析,并对静止图像压缩的新技术前景进行了展望｡
本文的静止图像压缩JPEG最终用VB语言实现｡                                                                

关键词：图像压缩,JPEG,离散余弦变换                              
 
 Stationary picture compression technology
analysis and application of JPEG
Abstract
 Modern society has entered a high-speed information time. The informationization development has driven the computer and the multimedia technical unceasing development,.In order to satisfy the visual communication and the image storage demand,The people expected has a unification the highly effective image compression standard appearance. Static images, often used as a computer graphic form but also dynamic images based its compression technology is a very important work, JPEG standard is in this context came into being, JPEG compression technology is very advanced, it used compressed manner detrimental to remove redundant image data. access to high compression rates will be displayed at the same time very rich vivid images, and JPEG is a very flexible format, with the functional-image quality, allowing a different compression ratio of document compression, support multiple compression levels, the greater the compression ratio, the lower the quality; On the contrary, smaller than compressed, the better the quality.
 Not only the image data compression is necessary, moreover also is possible, because the image data has the massive redundant informations, achieves the compression through the elimination redundancy the goal, thus solution image data quantity huge and inconvenient memory and transmission question. This article is embarks from the image compression necessity and the possibility, introduced first the image compression method classification, several image compression method which involved in static state image compression JPEG has then carried on the introduction to several kinds .Then the concrete elaboration JPEG code process, and proposed one kind of improvement separate cosine transformation in this foundation. Finally introduced the JPEG standard color system and its document format, simultaneously carry on the recording and the analysis to the experimental result，and has carried on the forecast to the stationary picture compression new technical prospect.
The this article stationary picture compresses JPEG finally to use the VB language to realize.

Key words:  Image Compression ，Jpeg ，Dct 

图像压缩方法的分类
图像压缩编码的方法很多，可以从多种方式对其进行分类。根据编码过程中是否存在信息的损耗可以将图像编码分为有损压缩编码和无损压缩编码。无损压缩编码无信息损失，解压时可以从压缩数据精确地恢复到原始图像；有损压缩编码则有信息丢失不能完全恢复原始图像，存在一定程度失真。
根据编码原理可以将传统的图像编码分为熵编码、预测编码、变换编码和混合编码等。
（1）熵编码 熵编码是纯粹基于信号统计特性的编码技术，是一种无损的编码。熵编码的基本原理是给出概率较大的符号赋予的一个短码字，而给出现概率较小的符号赋予一个长码字，从而使得最终的平均码长很小。常见的熵编码有行程编码、哈夫曼编码和算术编码。
（2） 预测编码：预测编码是基于图像数据空间或时间冗余特性，用相邻的已知像素（或像素块）来预测当前像素（或像素块）的取值，然后再对预测误差进行量化和编码。预测编码可分为帧内预测和帧间预测，常用的预测编码有差分脉码调制和运动补偿法。
（3） 变换编码 变换编码通常是将空间域上的图像经过正交变换映射到另一变换域上，使变换后的系数之间的相关性降低。图像变换本身不能压缩数据，但变换后图像的大部分能量只集中到少数几个变换上，采用适当的量化和熵编码就可以有效的压缩图像。
（4 ）混合编码 混合编码是指综合了熵编码、预测编码或变换编码的编码方法。如JPEG标准和MPEG标准[2]。
除了以上介绍的几种编码外，随着图像编码技术的不断发展，一些新颖的压缩方法也已经被人们提出来并应用到实际的操作中。如，利用人工神经网络的压缩编码（ANN），基于对像的压缩编码（Object Based Coding）、基于模型的压缩编码（Model Based Coding）和分形编码（Fractal Coding）等。

目录
第一章 绪论 1
1.1 图像压缩的必要性与可能性 1
1.2 图像压缩方法的分类 2
1.3 静止图像压缩编码的发展历史和现状 2
1.4 本文研究的主要内容 3
第二章 图像压缩的几种常见算法介绍 4
2.1 哈夫曼(Huffman)编码 4
2.2 预测编码 5
2.3行程编码 6
2.4 算术编码 6
2.5 变换编码 7
第三章 静止图像压缩标准的算法研究 8
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3.1 JPEG的概述 8
3.1.1 JPEG的提出 8
3.1.2 JPEG的简介 8
3.2 JPEG标准的编码和解码过程 9
3.2.1 JPEG的编码过程 9
3.2.2 JPEG的解码过程 13
3.3 离散余弦变换DCT 14
第四章 对DCT的改进 16
4.1 传统的快速DCT变换 16
4.2查表法实现DCT变换 17
4.2.1实现查表的可能性 17
4.2.2查表法的实现过程 18
第五章 实验结果与分析 20
5.1 JPEG图像的规范 20
5.1.1 JPEG文件格式 20
5.1.2色彩系统 20
5.2 图像质量的评价标准 21
5.3 实验结果与数据分析 22
5.4 JPEG标准的性能分析及其发展 26
结论 28
谢辞 29
参考文献 30
附录 31