基于DCT的圖像壓縮編碼算法的MATLAB實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

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1、摘要摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,圖像壓縮技術(shù)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。為此從眾多的圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)中選取了基于DCT變換的JPEG圖像壓縮編碼算法進(jìn)行研究，并通過(guò)對(duì)比分析各種軟件特性選取了MATLAB進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。首先說(shuō)明了圖像壓縮在現(xiàn)代通信中的必要性和可行性，然后講述了MATLAB及其圖像處理工具箱的相關(guān)知識(shí)，并對(duì)基于DCT變換的JPEG圖像壓縮算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究，重點(diǎn)介紹了JPEG壓縮編碼的具體過(guò)程和方法,詳細(xì)介紹了編碼中DCT變換、量化、熵編碼和霍夫曼編碼等模塊的原理和數(shù)學(xué)推導(dǎo)以及各模塊的功能分析。最后應(yīng)用MATLAB進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真并分析結(jié)果得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于DCT變換的JPEG圖像壓

2、縮方法簡(jiǎn)單、方便,既能保證有較高的壓縮比，又能保證有較好的圖像質(zhì)量，應(yīng)用MATLAB仿真出來(lái)的結(jié)果較好的反應(yīng)了其編碼算法原理。關(guān)鍵詞　JPEG圖像壓縮；DCT；MATLAB；圖像處理工具箱IIIIII目錄III摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題背景11.1.1離散余弦變換21.1.2預(yù)測(cè)技術(shù)31.2圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀31.2.1圖像編碼技術(shù)發(fā)展歷史31.2.2圖像編碼技術(shù)的現(xiàn)狀41.3MATLAB及其圖像處理工具箱41.4論文組織結(jié)構(gòu)5第2章圖像壓縮編碼理論算法62.1DCT變換的思想來(lái)源62.2基于DCT的JPEG圖像壓縮編碼步驟82.2.1顏色空間的轉(zhuǎn)換和采樣82.2.

3、2二維離散余弦變換92.2.3DCT系數(shù)的量化122.2.4量化系數(shù)的編排132.2.5DC系數(shù)的編碼142.2.6AC系數(shù)的編碼152.2.7組成位數(shù)據(jù)流162.2.8DCT變換在圖像壓縮中的應(yīng)用192.3JPEG2000壓縮算法192.3.1小波變換202.3.2量化202.3.3熵編碼212.3.4位流組織21III2.4JPEG與JPEG2000的區(qū)別212.5本章小結(jié)23第3章基于DCT的圖像壓縮MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)243.1數(shù)字圖像文件的讀寫(xiě)243.2程序流程圖263.3DCT變換的編程實(shí)現(xiàn)273.4MATLAB仿真結(jié)果273.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析293.6本章小結(jié)30結(jié)論31II

4、I畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　指導(dǎo)教師簽名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和

5、電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　6第1章緒論1.1課題背景隨著信息技術(shù)的發(fā)展，圖像信息被廣泛應(yīng)用于多媒體通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，但是圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是信息量大。具有龐大的數(shù)據(jù)量，如果不經(jīng)過(guò)壓縮,不僅超出了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和處理能力,而且在現(xiàn)有的通信信道的傳輸速率下，是無(wú)法完成大量多媒體信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)?因此,為了更有效的存儲(chǔ)、處理和傳輸這些圖像數(shù)據(jù),必須對(duì)其進(jìn)行壓縮,因此有必

6、要對(duì)圖像壓縮編碼進(jìn)行研究。由于組成圖像的各像素之間,無(wú)論是在水平方向還是在垂直方向上都存在著一定的相關(guān)性，因此只要應(yīng)用某種圖像壓縮編碼方法提取或者減少這種相關(guān)性,就可以達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的[1]。數(shù)字圖像的冗余主要表現(xiàn)在以下幾種形式：空間冗余：規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性都具有相關(guān)性，數(shù)字化后表現(xiàn)為數(shù)字冗余。例如：某圖片的畫(huà)面中有一個(gè)規(guī)則物體,其表面顏色均勻,各部分的亮度、飽和度相近,把該圖片作數(shù)字化處理,生成位圖后,很大數(shù)量的相鄰像素的數(shù)據(jù)是完全一樣或十分接近的,完全一樣的數(shù)據(jù)當(dāng)然可以壓縮,而十分接近的數(shù)據(jù)也可以壓縮,因?yàn)榛謴?fù)后人亦分辨不出它與原圖有什么區(qū)別,這種壓縮就是對(duì)空間冗余的壓縮。

7、時(shí)間冗余：序列圖像(如電視圖像和運(yùn)動(dòng)圖像)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的前后有著很強(qiáng)的相關(guān)性,經(jīng)常包含著冗余。在播出該序列圖像時(shí),時(shí)間發(fā)生了推移,但若干幅畫(huà)面的同一部位沒(méi)有變化,變化的只是其中某些地方,這就形成了時(shí)間冗余。統(tǒng)計(jì)冗余：空間冗余和時(shí)間冗余是把圖像信號(hào)看作概率信號(hào)時(shí)所反應(yīng)出的統(tǒng)計(jì)特性，因此，這兩種冗余也被稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)冗余。編碼冗余：同樣長(zhǎng)度的編碼可以表示不同的信息。結(jié)構(gòu)冗余：相似的，對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)如果都加以記錄就