多媒体技术实习报告.doc

多媒体应用技术实习报告071082班余义元实习要求:1、用VC或matlab读取一副bmp格式图象的灰度值，并将该灰度值以文本格式保存起来。 2、以8*8为模块，将读取的灰度值做离散余弦变换，并将变换后的值以文本格式保存起来。 3、对经离散余弦变换后的频率系数进行量化，量化后按照Z字形的样式编排。 4、将以上变换后得到的直流系数进行差分编码，交流系数进行哈弗曼编码。实习步骤：按照实习要求依次对图象做相应的处理，对于读取灰度值，采用VC+来读取，而其余部分用matlab做。以下介绍用VC+来读取bmp格式图象的灰度值。bmp格式图象包括4个部分，文件头、信息头、彩色表和图像数据部分，由于我们处理的是灰度图像，故彩色表部分可以不管，以下是打开bmp格式图像，并将头指针和数据指针分别指向图像的文件头和数据部分的VC程序：bool CBmpProcess:OpenBmpFile(CFile * pFile,BITMAPINFO * &m_pBmpInfo,BYTE * &m_pBmpData)BITMAPFILEHEADER bfh;/文件头BITMAPINFOHEADER bih;/信息头BITMAPINFO* pBMINFO=NULL;BYTE* pData=NULL;DWORD dwSize=0;pFile-SeekToBegin(); /将文件指针移到文件头pFile-Read(void*)&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER); /读文件头，返回字节数pFile-Read(void*)&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER);/读信息头，返回字节数dwSize=bfh.bfOffBits-sizeof(BITMAPFILEHEADER);pBMINFO=(BITMAPINFO*)new chardwSize;pFile-Seek(sizeof(BITMAPFILEHEADER),CFile:begin);pFile-Read(pBMINFO,dwSize);m_pBmpInfo=(BITMAPINFO*)new chardwSize;memcpy(m_pBmpInfo,pBMINFO,dwSize);/dwSize=bfh.bfSize-bfh.bfOffBits;pData=(BYTE*)new chardwSize;if(pData=NULL)return FALSE;pFile-Seek(bfh.bfOffBits,CFile:begin);pFile-Read(void*)pData,dwSize);m_pBmpData=(BYTE*)new chardwSize;memcpy(m_pBmpData,pData,dwSize);/Record the bmp file datam_pBmpInfo=pBMINFO;m_pBmpData=pData;return TRUE;这段程序只是对图像内部的数据做处理，要真正实现打开文件，可以用对话框形式来打开，如下程序所示：void CDmtView:OnFileOpen() / TODO: Add your command handler code hereInvalidate(FALSE);HRESULT rval; CString FileName;/设计一“打开”对话框CFileDialog FileDia(TRUE,bmp,NULL,OFN_HIDEREADONLY|OFN_OVERWRITEPROMPT,BMP文件 (*.bmp)|*.bmp|所有文件 (*.*)|*.*|);/调用CFileDialog类的DoModal成员函数显示对话框，/允许用户输入rval=FileDia.DoModal();/如果DoModal返回IDOK，就调用CFileDialog类的成员函数/GetPathName()获取用户输入的文件路径if(rval=IDCANCEL)return;FileName=FileDia.GetPathName(); /定义一CFile类对象fileCFile file;/定义一BITMAPFILEHEADER结构体变量bfhBITMAPFILEHEADER bfh; /创建好CFile类对象file后，使用Open()打开文件/GetBuffer()函数取内存中的值rval=file.Open(FileName.GetBuffer(0),CFile:modeRead|CFile:typeBinary,NULL);/若打开文件错误则返回if(!rval)return;/从当前文件位置开始,读BMP文件头数据。/&bfh为接收数据缓冲区的指针,sizeof(bfh)为读取的字节数file.Read(&bfh,sizeof(bfh); /bfh的bfType成员内容为固定值BM，用于标志文件格式，/表示该图像文件为BMP文件if(bfh.bfType!=0x4d42)/WrongFile();file.Close();return;/调用函数OpenBMPFile() 读入位图数据rval=m_bmpProcess.OpenBmpFile(&file,m_bmpProcess.m_pBmpInfo,m_bmpProcess.m_pBmpData);if(rval=FALSE)file.Close();return;file.Close();Invalidate(FALSE);m_flag = true;此程序中m_flag为一标志量，当打开并读取图像成功，给m_flag赋1，打开失败则赋0。图像打开后，就是要将图像灰度值读取出来并保存到文本文件中，此处可以调用打开文件时得到的数据指针，直接用此指针读取灰度值，程序如下：void CDmtView:OnSave1() / TODO: Add your command handler code here unsigned char a,b,c,g; int m=0;CFile mFile(d:a1.txt,CFile:modeWrite|CFile:modeCreate);DWORD lRowBytes = WIDTHBYTES(m_bmpProcess.m_pBmpInfo-bmiHeader.biWidth)*8);DWORD w=m_bmpProcess.m_pBmpInfo-bmiHeader.biWidth;DWORD h=m_bmpProcess.m_pBmpInfo-bmiHeader.biHeight; LPBYTE lpData=m_bmpProcess.m_pBmpData;char sRead15000;for(int i=0;ih;i+)for(int j=0;jw;j+) g=(unsigned char)(*(lpData+i*lRowBytes+j); a=g/100; b=(g-100*a)/10; c=g-100*a-10*b; sReadm=a+0; sReadm+1=b+0; sReadm+2=c+0; sReadm+3=32; m=m+4;mFile.WriteHuge(sRead,10000);mFile.Flush();mFile.Close();此段程序完全是由个人编写，程序中读写的图像大小由个人而定，此处是选择50*50的图像，便于观察结果。该部分经过慢慢调试，最后可以将指定的图像打开并显示出来，可以将其灰度值保存到文本文件中。 接下来的几个部分均用matlab来完成，用matlab来编写更方便，首先是对图像做离散余弦变换，由于图像是二维图像，故要用二维离散余弦变换，而二维离散余弦变换可由2次一维离散余弦变换来实现，其算法如下：F(u,v)=1/2 C(u)G(i,v)cos(2i+1)u/16G(i,v)=1/2C(v) f(i,j)cos(2j+1)v/16以下是实现程序：一维离散余弦变换：function B=DCT1D(A)n=length(A);T=zeros(1,n);C=A,T;C=FFT1D(C)*2*n;T=C(1:n);T(1)=T(1)/n0.5;for u=2:n T(u)=(2/n)0.5*T(u)*exp(-i*(u-1)*pi/2/n);endB=real(T);二维离散余弦变换：function C=DCT2D(B)a=length(B);C=zeros(a);for b=1:a C(b,:)=DCT1D(B(b,:);endfor b=1:a T=C(:,b); T1=DCT1D(T); C(:,b)=T1;end在一维离散余弦变换中调用到快速傅里叶变换，这里不做解释，二维离散余弦变换要调用两次一维离散余弦变换来实现。 调用以上函数就可以实现将图像分成8*8的图像块，再对图像块做离散余弦变换，并定义Y分量量化矩阵为Y_Matrix=16 11 10 16 24 40 51 61; 12 12 14 19 26 58 60 55; 14 13 16 24 40 57 69 56; 14 17 22 29 51 87 80 62; 18 22 37 56 68 109 103 77; 24 35 55 64 81 104 113 92; 49 64 78 87 103 121 120 101;72 92 95 98 112 100 103 99;于是8*8图像矩阵进行DCT变化和量化程序为：function B=DCT_Measure(A)Y_Matrix=16 11 10 16 24 40 51 61; 12 12 14 19 26 58 60 55; 14 13 16 24 40 57 69 56; 14 17 22 29 51 87 80 62; 18 22 37 56 68 109 103 77; 24 35 55 64 81 104 113 92; 49 64 78 87 103 121 120 101;72 92 95 98 112 100 103 99;C=double(A)-128;B=round(DCT2D(C)./Y_Matrix); 接下来就是对量化后的系数进行编码，编码程序如下：function B=Code_Huffman(A)DC_Huff=00,010,011,100,101,110,1110,11110,111110,1111110,11111110,111111110;fid=fopen(AC_Huff.txt,r);AC_Huff=cell(16,10);for a=1:16 for b=1:10 temp=fscanf(fid,%s,1); AC_Huff(a,b)=temp; endendfclose(fid);i=1;for a=1:15 if a=8 for b=1:a if mod(a,2)=1 Z(i)=A(b,a+1-b); i=i+1; else Z(i)=A(a+1-b,b); i=i+1; end end else for b=1:16-a if mod(a,2)=0 Z(i)=A(9-b,a+b-8); i=i+1; else Z(i)=A(a+b-8,9-b); i=i+1; end end endend%-%if Z(1)=0 sa.s=DC_Huff(1); sa.a=0; dc=strcat(sa.s,sa.a);else n=fix(log2(abs(Z(1)+1; sa.s=DC_Huff(n); sa.a=binCode(Z(1); dc=strcat(sa.s,sa.a);end%-%if isempty(find(Z(2:end) rsa(1).r=0; rsa(1).s=0; rsa(1).a=0; else T=find(Z); T=0 T(2:end); i=1; j=2; while j=length(T) t=fix(T(j)-1-T(j-1)/16); if t=0 rsa(i).r=T(j)-T(j-1)-1; rsa(i).s=fix(log2(abs(Z(T(j)+1; rsa(i).a=Z(T(j); i=i+1; else for n=1:t rsa(i)=struct(r,15,s,0,a,0); i=i+1; end rsa(i).r=T(j)-1-16*t; rsa(i).s=fix(log2(abs(Z(T(j)+1; rsa(i).a=Z(T(j); i=i+1; end j=j+1; end if T(end)64 rsa(i).r=0; rsa(i).s=0; rsa(i).a