通信工程应用技术综合训练与实习报告-多媒体通信.doc

课程设计任务书课程设计任务书 学生姓名：学生姓名： 王靖凯王靖凯 专业班级：专业班级： 通信通信 gj1202gj1202 指导教师：指导教师： 胡辑伟胡辑伟 工作单位：工作单位： 信息工程学院信息工程学院 题题 目目: 多媒体通信多媒体通信 初始条件：初始条件：MATLAB 软件平台；图像处理相关知识 要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : 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 88 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。 参考书：参考书： 1 李秀敏. 基于 MATLAB 的 DCT 在 JPEG 图像压缩中的应用J. 电光与控制，2005.04 2 傅祖芸. 信息论：基础理论与应用M.电子工业出版社，2007.05 3 刘玮，王红星. 图像的无损压缩编码方法及 JPEG 标准模式J. 现代电子技术， 2002.05 4 邱磊. JPEG 算法研究及实现J. Computer Era No.9，2009 5 陈思思，王耀楠. 基于 DSP 的 JPEG 图像压缩编码的实现J.计算机测量与控制， 2008.01 6 程丽. 基于 MATLAB 环境的 JPEG 图像压缩算法J. 四川兵工学报，2011.05 时间安排：时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为 2 周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算， 时间 2 天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间 6 天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间 2 天。 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 目目 录录 摘要.1 ABSTRACT.2 1 实习任务与要求.3 1.1 实习目的.3 1.2 实习任务要求.3 2 图像压缩技术简介 2.1 图像压缩技术基础.4 2.2 图像处理工具简介.4 3 JPEG 图像压缩编码原理.6 3.1 色彩空间转换.6 3.2 数据分块及采样.6 3.3 离散余弦变换.7 3.4 DCT 系数的量化.8 3.5 量化系数 Z 形扫描.9 3.6 量化系数的编码.11 3.6.1 DC 系数编码.11 3.6.2 AC 系数编码.11 3.6.3 霍夫曼编码.12 3.7 组成 JPEG 位数据流.13 4 JPEG 图像解压原理.15 4.1 读入文件.15 4.2 霍夫曼码构建.15 4.3 系数解码.16 4.4 反量化 反 Z 形扫描 DCT 逆变换.17 4.5 颜色转换.18 5 JPEG 图像压缩 MATLAB 仿真实现.19 5.1 JPEG 图形压缩解压模型.19 5.2 MATLAB 仿真流程设计.19 5.2.1 程序总流程图.19 5.2.2 数字图像文件的读写.20 5.2.3 DCT 变换的编程实现.21 5.2.4 量化程序设计.23 5.2.5 Z 形扫描设计.23 5.3 MATLAB 仿真结果及分析.24 5.3.1 仿真过程图像.24 5.3.2 比特数与压缩比显示.26 5.3.3 仿真结果分析.26 6 总结与体会.27 参考文献.28 附录.29 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 1 摘要 随着科学技术的发展,图像压缩技术越来越引起人们的关注。为此从众多的图像压缩 编码标准中选取了基于 DCT 变换的 JPEG 图像压缩编码算法进行研究，并通过对比分析 各种软件特性选取了 MATLAB 进行实验仿真。 本次设计首先说明了图像压缩在现代通信中的必要性和可行性，然后讲述了 MATLAB 及其图像处理工具箱的相关知识，并对基于 DCT 变换的 JPEG 图像压缩算法进 行了详细的研究，重点介绍了 JPEG 压缩编码的具体过程和方法 ,详细介绍了编码中 DCT 变换、量化、熵编码和霍夫曼编码等模块的原理和数学推导以及各模块的功能分析。最 后应用 MATLAB 进行了实验仿真并分析结果得出结论。 仿真结果表明基于 DCT 变换的 JPEG 图像压缩方法简单、方便,既能保证有较高的 压缩比，又能保证有较好的图像质量，应用 MATLAB 仿真出来的结果较好的反应了其编 码算法原理。 关键词：关键词：JPEG 图像压缩 DCT MATLAB 图像处理工具箱 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 2 Abstract With the development of science and technology, image compression technology is increasingly a cause for concern. To do this, select from a large number of image compression coding standard DCT- based JPEG image compression coding algorithm research, and a variety of software features selected MATLAB simulation experiments by comparative analysis. First, the necessity and feasibility of image compression in modern communication, and knowledge about the MATLAB and Image Processing Toolbox, and JPEG image compression algorithm based on DCT transform carried out a detailed study focuses on the JPEG specific processes and methods of compression, detailing the coding DCT, quantization , functional theory and mathematical derivation entropy coding and Huffman coding modules and each module analysis . Finally, the application of MATLAB simulation and experimental results of the analysis concluded. Simulation results show that the JPEG image compression method based on DCT transform simple, convenient , can guarantee a higher compression ratio , but also ensures better image quality , the application of MATLAB simulation results come out better reflect the principles of the coding algorithm . Keywords ：JPEG image compression DCT MATLAB Image Processing Toolbox 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 1 实习任务与要求 1.1 实习目的 通过综合训练与实习，使学生加强对图像处理分析计算以及设计。进一步提高分析 解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手 独立开展设计的机会，锻炼分析解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实 际能力的转化；通过分析知道本次设计要求主要是对图像进行压缩处理，涉及了 JPEG 图 像压缩的环节，掌握其过程原理。 1.2 实习任务要求 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。 图 1-1 基于 DCT 的 JPEG 图像压缩过程简化图 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 88 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。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 2 图像压缩技术简介 2.1 图像压缩技术基础 图像数据的压缩基于两点：一是图像信息存在着很大的冗余度，数据之间存在着相 关性，如相邻像素之间色彩的相关性等。二是人眼是图像信息的接收端，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。 从信号系统的角度理解，数据的压缩就是对原来信号进行某种变换。借助这种变换， 信号的表达更经济，存储传输更为方便。从信息论角度理解，信号本身的具体表达形式 不过是其内在携带信息的外在表象，一定的信息可以用各种形式加以体现，每种表达形 式的表达效率并不相同，存在着信息冗余。数据压缩的目的就是寻找在一定约束条件下 最为高效的信息表达方式。从压缩技术的角度理解，数据压缩一般分为：建模、去相关、 量化、编码四道工序。 图像压缩即将数据量大的文件转换成数据量小的文件，不可避免的会带来信息的丢 失，根据图像压缩和解压缩过程是否可逆将压缩方法分为无损压缩和有损压缩。压缩是 通过去除 3 个基本数据冗余中的一个或多个来达到的： （1）编码冗余：当所用的码字大于最佳编码长度时会出现编码冗余，典型的压缩算 法是哈夫曼(huffman) 编码; （2）像素间冗余：一幅图像像素间相关性所造成的冗余，典型的压缩算法是行程 (run length) 编码; （3）心理视觉冗余:：即源于人类视觉系统对数据忽略的冗余，即视觉上不重要的信 息。JPEG 图像压缩算法是一种综合使用多种无损和有损压缩算法的综合性压缩算法。 2.2 图像处理工具简介 如果应用高级语言(如 Basic，C，Fortran)编写仿真程序来实现这一基于 DCT 的图像 压缩编码算法比较麻烦，而且仿真效果也不是十分理想。本文主要应用 MATLAB 发布的 图像处理工具箱中的相关函数和命令来实现基于 DCT 的图像压缩编码理论算法的仿真。 MATLAB 语言是由美国 MathWorks 公司推出的计算机软件，经过多年的逐步发展与 不断完善，现已成为国际公认的最优秀的科学计算与数学应用软件之一，它集数值分析、 矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境，而 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 且还具有可扩展性特征。MATLAB 中的数字图像是以矩阵形式表示的，矩阵运算的语法 对 MATLAB 中的数字图像同样适用，这意味着 MATLAB 强大的矩阵运算能力对用于图 像处理非常有利。 图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)提供了一套全方位的参照标准算法和图形 工具，用于进行图像处理、分析、可视化和算法开发。可进行图像压缩、空间转换、图 像增强、特征检测、降噪、图像分割和图像配准等功能。工具箱中大部分函数均以开放 式 MATLAB 语言编写，这意味着可以检查算法、修改源代码和创建自定义函数。 本文利用 MATLAB 图像处理工具箱对基于 DCT 的 JPEG 图像压缩编码理论算法进 行仿真，实验证明该软件功能强大，语言简洁易学，工具箱具有丰富的技术支持并集成 了该领域专家的智慧，应用简单而效果良好。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 3 JPEG 图像压缩编码原理 3.1 色彩空间转换 JPEG 文件使用的颜色空间为 1982 年推荐的电视图像数字化标准 CCIR 601(现为 ITU- RB T.601)。在这个色彩空间中，每个分量、每个像素的电平规定为 255 级，用 8 位代码 表示。JPEG 只支持 YCbCr 颜色模式。其中 Y 代表亮度，Cb，Cr 代表色度。全彩色图像 RGB 模式转换到 YCbCr 模式，用下组公式。 (3-1) 0.2990.5870.114 ()/1.402 ()/1.772 YRGB CrRY CbBY 其逆变换为： (3-2) 1.402 0.3440.714 1.772 RYCr GYCbCr BYCb 3.2 数据分块及采样 JPEG 是以 88 的块为单位来进行处理的，由于人眼对亮度 Y 的敏感度比色度 CbCr 的敏感度大的多，所以采用缩减取样的方式，通常采用 YUV422 取样，图 3-1 所示。 YY r C b C b C r C 图 3-1 YUV422 取样示意图 即对于 1616 的块，Y 取 4 个 88 的块，CbCr 各取 2 个 88 的块。也有 YUV411 方式，Y 取 4 个 88 的块，CbCr 各取 1 个 88 的块。YUV422 取样方式，数据减少 1/3。YUV411 取样方式，数据减少 1/2。缩减取样一般采用图 3-2 所示方法。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 abcde bd 图 3-2 压缩取样示意图 3.3 离散余弦变换 DCT（Discrete Cosine Transform，离散余弦变换） ，是码率压缩中常用的一种变换编 码方法。任何连续的实对称函数的傅里叶变换中只含有余弦项，因此，余弦变换同傅里 叶变换一样具有明确的物理意义。DCT 是先将整体图像分成 N*N 的像素块，然后针对 N*N 的像素块逐一进行 DCT 操作。需要提醒的是，JPEG 的压缩过程需要进行正向离散 余弦变换，而解压过程则需要反向离散余弦变换。 在傅里叶级数展开式中，如果被展开的函数是实偶函数，那么，其傅里叶级数中只 包含余弦项，在将其离散化由此可导出余弦变换，或称之为离散余弦变换(DCT，Discrete Cosine Transform)。 二维离散余弦正变换公式为 (3-3) v N y u N x yxf N vcucvuF N y N x 2 12 cos 2 12 cos, 2 , 1 0 1 0 式中，。1, 1 , 0,Nvuyx 其它1 0, 0 2 1 )()( vu vcuc 二维离散余弦逆变换公式为 (3-4) v N y u N x vuFvcuc N yxf N v N u 2 12 cos 2 12 cos, 2 , 1 0 1 0 式中，。 1, 1 , 0,Nvuyx 其它1 0, 0 2 1 )()( vu vcuc JPEG 采用的是 88 大小的子块的二维离散余弦变换。在编码器的输入端，把原始图 像顺序地分割成一系列 88 的子块，子块的数值在-128 到 127 之间。采用余弦变换获得 64 个变换系数。 变换公式，如式(3-5)所示。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 (3-5) 77 00 12121 ,coscos 41616 xy xy F u vc u c vf x yuv 式中，。 7 , , 1 , 0,vuyx 其它1 0, 0 2 1 )()( vu vcuc 在 MATLAB 的图像处理工具箱中，可以直接调用 dct2 和 idct2 来实现二维离散余弦 变换及其反变换。 DCT 变换具有能量集中的性质，其低频分量都集中在左上角，高频分量分布在右下 角(DCT 变换实际上是空间域的低通滤波器)。由于该低频分量包含了图像的主要信息(如 亮度)，而高频与之相比，就不那么重要了，所以我们可以忽略高频分量，从而达到压缩 的目的。将高频分量去掉，这就要用到量化，它是产生信息损失的根源。 3.4 DCT 系数的量化 图像数据转换为 DCT 频率系数之后，还要进行量化阶段，才能进入编码过程。量化 阶段需要两个 8*8 量化矩阵数据，一个是专门处理亮度的频率系数，另一个则是针对色 度的频率系数，将频率系数除以量化矩阵的值之后取整，即完成了量化过程。当频率系 数经过量化之后，将频率系数由浮点数转变为整数，这才便于执行最后的编码。不难发 现，经过量化阶段之后，所有的数据只保留了整数近似值，也就再度损失了一些数据内 容。在 JPEG 算法中，由于对亮度和色度的精度要求不同，分别对亮度和色度采用不同的 量化表。前者细量化，后者粗量化。 量化是对经过 DCT 变换后的频率系数进行量化，其目的是减小非“0”系数的幅度以及 增加“0”值系数的数目，它是图像质量下降的最主要原因。 对于基于 DCT 的 JPEG 图像压缩编码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，因此使用了表 3-1 所示的量化表。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，因此表中的左上角的量化步距 要比右下角的量化步距小。亮度和色度因为代表的图像的信息量不同，亮度代表了图像 的低频分量，色度代表了图像的高频分量，要分别对亮度和色度进行量化，所以量化表 也是不同的。 JPEG 压缩色度和亮度量化表如表 3-1 所示。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 表 3-1 JPEG 压缩色度和亮度量化表 亮度量化表色度量化表 1616 111110101616242440405151616117171818242447479999999999999999 1212 121214141919262658586060555518182121262666669999999999999999 1414 131316162424404057576969565624242626565699999999999999999999 1414 171722222929515187878080626247476666999999999999999999999999 1818 2222373756566868109109 103103 777799999999999999999999999999999999 2424 3535555564648181104104 113113 929299999999999999999999999999999999 4949 646478788787103103 121121 120120 101101 99999999999999999999999999999999 7979 929295959898112112 100100 103103 999999999999999999999999999999999999 量化会产生误差，上表是综合大量的图像测试的实验结果，对于大部分图像都有很 好的效果。表中可以看出，高频部分对应的量化值大，目的就是将高频部分编程接近于 0，以便以后处理。JPEG 可以在压缩比和图像质量间作取舍，方法就是改变量化值。如 果量化值放大一倍，则有更多的系数量化为 0，提高了压缩比。 用程序实现量化过程的原理步骤：首先读取 Y 矩阵中第一个 88 块，与量化系数矩 阵中对应的相除，得到的值覆盖回原矩阵，然后做第二个 88 块，一直到做完全部 88 块，然后做 CbCr 矩阵的量化，用另外一个系数矩阵。经过量化后的 DCT 系数矩阵，除 DC 值一般不为零外，AC 系数大多是在零点附近的浮点数。量化过程如图 3-3 所示： 图 3-3 量化示意图 3.5 量化系数 Z 形扫描 经过 DCT 变换后，低频分量集中在左上角，其中 F(0，0)(即第一行第一列元素)代表 了直流(DC)系数，即 88 子块的平均值，要对它单独编码。由于两个相邻的 88 子块的 DC 系数相差很小，所以对它们采用差分编码 DPCM，可以提高压缩比，也就是说对相邻 的子块 DC 系数的差值进行编码。88 的其它 63 个元素是交流(AC)系数，采用行程编码。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 所以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。 DCT 变换后低频分量多呈圆形辐射状向高频率衰减，因此可以看成按 Z 字形衰减。 因此，量化系数按 Z 字形扫描读数，这样就把一个 88 的矩阵变成一个 164 的矢量，频 率较低的系数放在矢量的顶部。量化后的 DCT 系数的编排如图 3-4 所示。 图 3-4 量化 DCT 系数的编排 量化后的 DCT 系数的序号如表 3-2 所示。 表 3-2 量化 DCT 系数的序号 015614152728 2471316262942 38121725304143 911182431404453 1019233239455254 2022333846515560 2134374750565961 3536484957586263 Z 形扫描的顺序如图 3-5 所示： 图 3-5 zig-zag 扫描示意图 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 3.6 量化系数的编码 3.6.1 DC 系数编码 88 子块的 64 个变换系数经量化后，按直流系数 DC 和交流系数 AC 分成两类处理。 坐标 u=v=0 的直流系数 DC 实质上就是空域图像中 64 个像素的平均值。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 88 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技术。 差分脉冲编码调制(DPCM，Differential Pulse Code Modulation)，是一种对模拟信号的 编码模式，先根据前一个抽样值计算出一个预测值，再取当前抽样值和预测值之差作为 编码用。此差值称为预测误差。抽样值和预测值非常接近(因为相关性强)，预测误差的可 能取值范围比抽样值变化范围小。所以可用少几位编码比特来对预测误差编码，从而降 低其比特率。这是利用减小冗余度的办法，降低了编码比特率。 因此,对 DC 系数编码进行差分脉冲编码就是对相邻图像块之间量化 DC 系数的差值 (Delta)进行编码，即对相邻块之间的 DC 系数的差值 DIFF=DC -DC编码。DC 采用差 i1i 值脉冲编码的主要原因是由于在连续色调的图像中，其差值多半比原值小，对差值进行 编码所需的位数，会比对原值进行编码所需的位数少许多。例如差值为 5，它的二进制表 示值为 101，如果差值为-5，则先改为正整数 5，再将其二进制转换成 1 的补数即可。所 谓 1 的补数，就是将每个 Bit 若值为 0，便改成 1；Bit 为 1，则变成 0。差值 5 应保留的 位数为 3，列出差值所应保留的 Bit 数与差值内容的对照。 在差值前端另外加入一些差值的霍夫曼码值，例如亮度差值为 5(101)的位数为 3，则 霍夫曼码值应该是 100，两者连接在一起即为 100101。 3.6.2 AC 系数编码 DCT 变换所得系数除直流系数之外的其余 63 个系数称为交流系数(AC 系数)。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。 所谓行程编码(Run-Length Encoding)就是指仅存储一个像素值以及具有相同颜色的像 素数目的图像数据编码方式，或称游程编码，常用 RLE(Run-Length Encoding)表示。该压 缩编码技术相当直观和经济，运算也相当简单，因此解压缩速度很快。RLE 压缩编码尤 其适用于计算机生成的图形图像，对减少存储容量很有效果。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 63 个 AC 系数采用行程编码的方式进行编码的格式如图 3-6 所示。也即在 AC01 到 AC63 中，找出每一个非零的 AC 值，将其表示成(NN/SS)VV 的形式，其中：NN 表示该 AC 值前的 0 的个数。而 SS、VV 与 DC 的定义一样。如果连续的非 0 超过 15 个时，增 加一个扩展字节：(15/0)表示连续 16 个 0。另外若有一串 0 延伸到 AC63，一律用(0/0)表 示结束。 7654321076543210 第一字节第二字节 两个非零值 之间的连续 零的个数 下一个非零 值所占的比 特数 下一个非零系数的实际值 图 3-6 AC 编码格式 对于 AC 系数，有两个符号。符号 1 为行程和尺寸，即上面的(RunLength，Size)。 (0，0)和(15，0)是两个比较特殊的情况。(0，0)表示块结束标志(EOB)，(15，0)表示 ZRL，当行程长度超过 15 时，用增加 ZRL 的个数来解决，所以最多有三个 ZRL(316+15=63)。符号 2 为幅度值(Amplitude)。 对于 DC 系数，也有两个符号。符号 1 为尺寸(Size)；符号 2 为幅度值(Amplitude)。 对于 AC 系数，符号 1 和符号 2 分别进行编码。零行程长度超过 15 个时，有一个符 号(15，0)，块结束时只有一个符号(0，0)。 对符号 1 进行 Huffman 编码(亮度，色差的 Huffman 码表不同)。对符号 2 进行变长整 数 VLI 编码。举例来说：Size=6 时，Amplitude 的范围是-63-32，以及 3263，对绝对 值相同，符号相反的码字之间为反码关系。所以 AC 系数为 32 的码字为 100000，33 的码 字为 100001，-32 的码字为 011111，-33 的码字为 011110。符号 2 的码字紧接于符号 1 的 码字之后。 对于 DC 系数，Y 和 UV 的 Huffman 码表也不同。 3.6.3 霍夫曼编码 Huffman 编码过程的几个步骤： l）将信号源的符号按照出现概率递减的顺序排列。 （注意，一定要递减） 2）将最下面的两个最小出现概率进行合并相加，得到的结果作为新符号的出现概率。 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 3）重复进行步骤 1 和 2 直到概率相加的结果等于 1 为止。 4）在合并运算时，概率大的符号用编码 0 表示，概率小的符号用编码 1 表示。 5）记录下概率为 1 处到当前信号源符号之间的 0，l 序列，从而得到每个符号的编码。 霍夫曼编码的特点： 1）编出来的码都是异字头码，保证了码的唯一可译性。 2）由于编码长度可变。因此译码时间较长，使得霍夫曼编码的压缩与还原相当费时。 3）编码长度不统一，硬件实现有难度。 4）对不同信号源的编码效率不同，当信号源的符号概率为 2 的负幂次方时，达到 100的编码效率；若信号源符号的概率相等，则编码效率最低。 5）由于 0 与 1 的指定是任意的，故由上述过程编出的最佳码不是唯一的，但其平均 码长是一样的，故不影响编码效率与数据压缩性能。 3.7 组成 JPEG 位数据流 JPEG 编码的最后一个步骤是把各种标记代码和编码后的图像数据组成一帧一帧的数 据，这样做的目的是为了便于传输、存储和译码器进行译码，这样的组织的数据通常称 为 JPEG 位数据流(JPEG bit stream)。 举个例子来说明上述过程。下面为 88 的亮度(Y)图像子块经过量化后的系数，如表 3-3 所示 表 3-3 亮度量化后的系数 150-100000 -2-1000000 -1-1000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 可见量化后只有左上角的几个点(低频分量)不为零，这样采用行程编码就会很有效。 第一步，熵编码的中间格式表示。 先看 DC 系数。假设前一个 88 子块 DC 系数的量化值为 12，则本块 DC 系数与它 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 的差为 3，根据下表查表得 Size=2，Amplitude=3，所以 DC 中间格式为(2)(3)。 表 3-4 DC 系数表 SizeAmplitude 00 11,1 23,-2,2,3 37-4，47 415-8，815 531-16，1631 663-32，3263 7127-64，64127 8255-128，128255 9511-256，256511 101023512，5121023 112047-1024，10242047 下面对 AC 系数编码。经过 Zig-Zag 扫描后，遇到的第一个非零系数为-2，其中遇到 零的个数为 1(即 RunLength)，根据下面这张 AC 系数表： 表 3-5 AC 系数表 SizeAmplitude 11,1 23,-2,2,3 37-4，47 415-8，815 531-16，1631 663-32，3263 7127-64，64127 8255-128，128255 9511-256，256511 101023512，5121023 查表得 Size=2。RunLength=1，Size=2，Amplitude=-2，所以 AC 中间格式为(1，2)(-2)。 其余的点类似，可以求得这个 88 子块熵编码的中间格式为： (DC)(2)(3)，(1，2)(-2)，(0，1)(-1)，(0，1)(-1)，(0，1)(-1)，(2，1)(-1)，(EOB)(0，0) 第二步，熵编码。 对于(2)(3)：2 查 DC 亮度 Huffman 表得到 11，3 经过 VLI 编码为 011；对于(1，2)(-2)： 武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习报告 (1，2)查 AC 亮度 Huffman 表得到 11011，-2 是 2 的反码，为 01；.最后，这一 88 子 块亮度