实验三图像压缩编码技术

太原理工大学现代科技学院

数字图像处理课程试验汇报

专业班级—a控1/4

学号

姓名杨东倡

指导教师刘帆

试验名称试验三、图像压缩编码技术同组人

专业班级测控14-4姓名杨东倡学号—成绩

试验三、图像压缩编码技术

一、试脸目的

1.理解有损压缩和无损压缩的概念；

2.理解图像压缩的重要原则和目的$

3.理解几种常用B勺图像压缩编吗方式；

4.运用MATLAB程序进行图像压缩编码。

二、试脸原理

L图像压缩原理

图像压缩重要目口勺是为了节省存储空间，增长传播速度。图像压缩的理想原则是信息丢失至少，压

缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不也许抵达很高口勺压缩比；损失图像质

量的压缩称为有损压缩，高E向压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现措施是对图像重新进行

编码，但愿用更少的数据体现图像。

信息的冗余量有许多种，如空间冗余，时间冗余，构造冗余，知识冗余，视觉冗余等，数据压缩实质上

是减少这些冗余量。高效编码的重要措施是尽量清除图像中的冗余成分，从而以最小的码元包括最大

本试验重要运用MATLAB程序进行赫夫曼(Huffman)编码和行程编码(RunLengthEncoding,RLE)。

三、试脸内容

1.实现基本JPEG的压缩和编码分三个环节：

(1)首先通过DCT变换清除数据冗余；

(2)使用量化表对DCT系数进行量化：

(3)对量化后的系数进行Huffman编码。

四、试脸环节

1打开计算机，启动MATLAB程序；

2选择一幅图像，并进行赫夫曼和行程编码压缩处埋；

3将原图像在Photoshop软件中打开，分别以不同样的位图文献格式进行“另保留”，比较它们H勺数据

量。

4记录和整顿试验汇报

Untitled.m

clear

loadwoman;

%X=imread('girl.bmp*,*bmp');

订

data=uint8(X);

[zipped,info]=huffencode(data);

unzipped=huffdecode(zipped,info,data);

subplot(121);imshow(data);

subplot(122);imshow(unzipped);

erms=compare(data(:),unzipped(:))

cr=info.ratio

whosdataunzippedzipped

huffencode.m

function[zipped,info)-huffencode(vector)

if~isa(vector,'uint8')

error('inputargumentmustbeauint8vector');

end

[m,n]=size(vector);

vector=vector(:)1;

f=frequency(vector);symbols=find(f-=0);

f=f(symbols);

[f,sortindex]=sort(f);symbols=symbols(sortindex);

len=length(symbols);

symbols_index=num2cell(1:len);

codeword_tmp=cell(len,1);

whilelength(f)>1

indexl=symbols_index{1};

index2=symbols_index{2};

codeword_tmp(indexl)=addnode(codev?ord_tmp(indexl),uint8(0));

codeword_tmp(index2)=addnode(codevzord_tmp(index2),uint8(1));

f=[sum(f(1:2))f(3:end)];

symbols_index=[{[indexl,index2]}symbols_index(3:end)];

[f,sortindex]=sort(f);

symbols_index=symbols_index(sortindex);

end

codeword=cell(256,1);

codeword(symbols)=codeword_tmp;

len=O;

forindex=l:length(vector)

•len=len+length(codev/ord{double(vector(index))+1});

•end

string=repmat(uint8(0),1,len);

pointer=l;

:forindex=l:length(vector)

IT

:code=codeword{double(vector(index))+1);

len=length(code);

string(pointer+(0:len-1))=code;

：pointer=pointer+len;

:end

len=length(string);

pad=8-mod(len,8);

ifpad>0

string=[stringuint8(zeros(1,pad))];

end

codeword=codeword(symbols);

codelen=zeros(size(codeword));

weights=2.A(0:23);

maxcodelen=0;

forindex=l:length(codeword)

len=length(codeword!index});

iflen>maxcodelen

maxcodelen=len;

end

iflen>0

code=sum(weights(codeword{index}==1));

code=bitset(code,len+1);

codeword!index}=code;

codelen(index)=len;

end

end

codeword=[codeword!:}];

cols=length(string)/8;

string=reshape(string,8,cols);

weights=2.A(0:7);

zipped=uint8(weights*double(string));

huffcodes=sparse(1,1);

forindex=l:nnz(codeword)%length(codeword)%numel(codeword)

huffcodes(codevzord(index),1)=symbols(index);

end

info.pad=pad;

info.huffcodes=huffcodes;

info.ratio=cols./length(vector);

info.length=length(vector);

info.maxcodelen=maxcodelen;

info.rows=m;

订info.cols=n;

huffdecode.m

functionvector=huffdecode(zipped,info,image)

if-isa(zipped,*uint8')

error('inputargumentmustbeauint8vector');

end

len=length(zipped);

string=repmat(uint8(0),1,len.*8);

bitindex=l:8;

forindex=l:len

string(bitindex+8.*(index-1))=uint8(bitget(zipped(index),bitindex));

end

string=logical(string(:)');

len=length(string);

string((len-info.pad+1):end)=(];

len=length(string);

weights=2.A(0:51);

vector=repmat(uint8(0),1,info.length);

vectorindex=l;

codeindex=l;

code=0;

forindex=l:len

code=bitset(code,codeindex,string(index));

codeindex=codeindex+l;

byte=decode(bitset(code,codeindex),info);

ifbyte>0

vector(vectorindex)=byte-l;

codeindex=l；

code=0;

vectorindex=vectorindex+l;

end

end

vector=reshape(vector,info.rows,info.cols);

addnode.m

functioncodewordnew=addnode(codewordold,item)

codewordnew=cell(size(codewordold));

forindex=l:length(codeword_old)

codewordnew{index}=(item

codewordold(index}];

end

frequency.m

装functionf=frequency(vector)

if~isa(vector,*uint8')

error('inputargumentmustbeauint8vector');

end

订

f=repmat(0,1,256);

len=length(vector);

forindex=0:255

f(index+1)=sum(vector==uint8(index));end

线f=f./len;

decode.m

functionbyte=decode(code,info)

byte=info.huffcodes(code);

compare.m

functionerms=compare(fl,f2)

e=double(fl)-double(f2);

[m,n]=size(e);

erms=sqrt(sum(e(:).人2)/(m*n));

iferms~=0

emax=max(abs(e(:)));

[h,x]=hist(e(:));

iflength(h)>=1

figure(4)

bar(x,h,'k');

e=mat2gray(e,[-emax,emax]);

figure(5);

imshow(e);

end

end

CommandWindow

»Untitled

ems-

0

cr=

装0.6291

NameSizeByteaClassAttributes

daca256x25665536ulnce

unzipped256x25665536uint8

zipped1x4122641226uinc8

A»I

订

线

FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelp

DEUG%，丹@安居，国口园■国

订

[Untitled.m*]RLEncode.mxRLEdecode.mxcorrpare.mxUntitled5*义

1-clearall;

2-I=imread('C:\Users\a\Desktop\barbara.bmp');

3-[zipped,info]=RLEncode(I);

4-unzipped=RLEde|3ode(zipped,info)

5-subplot(121);imshow(I);

6-subplot(122);imshow(unzipped);

7-erms=con^>are(1(:),unzipped(:))

8-cr=info.ratio

9-whosIunzippedzipped

Untitled.mx[RLEncode.mx)RLEdecode.mxcompare.mxUntitled5*x

1function[zipped,info]=RLEncode(vector)

2-[m,n]=size(vector);

3-vector=vector(:)';

4-vector=uint8(vector(:));

5-L=length(vector);

6-c=vector(1);e(lfl)=c;e(l,2)=0;

7-tl=l

8-[forj=l:L

9-if((vector(j)==c))

10-e(tlz2)=double(e(tlr2)|)+l;

11-else

12-c=vectcr(j);

13-cl=cl+l;

14~e(cl,l)=c;

15-e(tlz2)=l;

16-end

17-end

18-zipped=e;

19-info.rows=m;

20-info.cols=n;

21-[m/n]=size(e);

22-info.ratio=m*n/(info.rows*info•cols);

订

Untitled.mxRLEncode.rrx|RLEdecode.mx]compare.mxUntitled5*x

1□functionunzipped=RLEde|code(zip,info)

2-zip=uint8(zip);

3-[m,n]=size(zip);

4—unzipped=[]

5-fori=l:m

6-section=repmat(zip(ir1),1,double(zip(i,2)));

7-unzipped=[unzippedsection];

8-end

9-unzipped=reshape(unzipped,info.rows,info.cols)

装10

订

Untitled.mxRLEncode.rrixRLEdecode.mx|compare.mx|Untitled5*x

□functionerms=conipare(fl,f2)

2-e=double|(f1)-double(f2);

3-[m,n]=size(e);

4—erirL3=sqrt(sum(e(:)2/(m*n)));

5

■commandWindowI

JLOUJL4O一J.——c一二一X^2Z7X*3Z7JLJL/xooXX7XX7--JO7XX/xoo

149149149162117149117117117877414911774149162

1361621361301231177411713687105149149105117180

117149105871491177411714913087149162149105162

11711710587149149105130180149105117180162105149

105149117105162180117105162180130105162180130117

130180162117136173162136117180162105130180149105

117162180130105162167130117149180149105149162149

1051491621671171