JPEG壓縮技術

JPEG壓縮

• JPEG壓縮的步驟

JPEG（Joint Photographic experts group）圖像壓縮技術，能在保證圖像品質的同時最大程度地降低資料備援。

JPEG壓縮的步驟

1、顔色空間轉換：RGB → \rightarrow →YUV/ Y C b C r YC_bC_r YCb​Cr​

Y C b C r YC_bC_r YCb​Cr​: Y Y Y代表圖檔明度， C b , C r C_b,C_r Cb​,Cr​代表彩色，色差等。為什麼要将明暗和色彩分開呢?是因為人的視網膜上有兩種細胞：視錐細胞和視杆細胞，視錐細胞負責辨識顔色，視杆細胞負責辨識明暗。而且視杆細胞比視錐細胞多，是以人相較于顔色，對光的明暗程度更敏感。于是根據這個對顔色不敏感，對明度敏感這個特性，JPEG壓縮圖像的顔色特征，即對 C b , C r C_b,C_r Cb​,Cr​進行壓縮。

2、零偏置轉換：

做法：在DCT前，對于灰階級為 2 n 2^n 2n的像素，通過減去2^{n-1}替換像素本身，對于灰階範圍為0~255（即n=8），則需要減去128，将值域轉到-128到+127範圍内。

目的：使像素絕對值出現3位10進制機率大大減少。

3、DCT（discrete cosine transform）

将圖檔切成88的區塊（block），每個Block進行DCT。當一個的block 内部像素變化大時，該block 呈現高頻特性。DCT就是将圖檔的頻率高低整理出來。圖檔經正交變換後，産生64個系數，第一個系數是直流系數，其餘63個是交流系數。

4、量化

考慮到人眼對于高頻成分的辨識能力低，對低頻成分的辨識能力高，我們将高頻成分進行大量壓縮。量化是有損，不可逆的過程。量化的原則：低頻部分用小的值量化，高頻部分用大的值量化。量化的結果：高頻部分出現大量0.

量化的過程是将每個DCT系數除以對應的量化步長，并四舍五入為整數： 量化表和量化因子是一一對應的，因子越高，量化表中的量化步長越小。并且理論上應該根據輸入圖像确定，但是JPEG标準中并沒有規定或推薦使用哪一個量化表，通常亮度和色度分量個有一份量化表。亮度指的是Y通道，色度指的是Cr和Cb通道。

5、編碼

5.1 Z形掃描

采用Z形掃描是為了把88的矩陣變成一個1*64的矢量，頻率較低的系數放在矢量的頂部，并且增加高頻部分連續的0系數的個數。

5.2 編碼方式：一般采用哈夫曼編碼。