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实验1 图像格式转换实验报告 学 号 姓 名：陈振辉 班 级：5班 一、实验目的 掌握两种以上图像的格式，重点掌握BMP图像格式。 二、实验原理： 1、JPEG文件的解码过程。? ．读入文件的相关信息 按照上述的JPEG文件数据存储方式，把要解码的文件的相关信息一一读出，为接下来的解码工作做好准备。参考方法是，设计一系列的结构体对应各个标记，并存储标记内表示的信息。其中图像长宽、多个量化表和哈夫曼表、水平/垂直采样因子等多项信息比较重要。以下给出读取过程中的两个问题。1）整个文件的大体结构 JFIF格式的JPEG文件(*.jpg)的一般顺序为： SOI(0xFFD8) APP0(0xFFE0) [APPn(0xFFEn)]可选 DQT(0xFFDB) SOF0(0xFFC0) DHT(0xFFC4) SOS(0xFFDA) 压缩数据 EOI(0xFFD9)2）字的高低位问题 JPEG文件格式中，一个字（16位）的存储使用的是?Motorola?格式,?而不是?Intel?格式。也就是说,?一个字的高字节（高8位）在数据流的前面,?低字节（低8位）在数据流的后面，与平时习惯的Intel格式不一样。.3）读出哈夫曼表数据 在标记段DHT内，包含了一个或者多个的哈夫曼表。?不同位数的码字数量JPEG文件的哈夫曼编码只能是1~16位。这个字段的16个字节分别表示1~16位的编码码字在哈夫曼树中的个数。编码内容这个字段记录了哈夫曼树中各个叶子结点的权。所以，上一字段（不同位数的码字数量）的16个数值之和就应该是本字段的长度，也就是哈夫曼树中叶子结点个数。?4）建立哈夫曼树读出哈夫曼表的数据后，就要建立哈夫曼树。 ．初步了解图像数据流的结构 ?a)??在图片像素数据流中，信息可以被分为一段接一段的最小编码单元（Minimum CodedUnit，MCU）数据流。所谓MCU，是图像中一个正方矩阵像素的数据。矩阵的大小是这样确定的：查阅标记SOF0，可以得到图像不同颜色分量的采样因子，即Y、Cr、Cb三个分量各自的水平采样因子和垂直采样因子。大多图片的采样因子为4：1：1或1：1：1。其中，4：1：1即（2*2）：（1*1）：（1*1））；1：1：1即（1*1）：（1*1）：（1*1）。记三个分量中水平采样因子最大值为Hmax，垂直采样因子最大值为Vmax，那么单个MCU矩阵的宽就是Hmax*8像素，高就是Vmax*8像素。 如果，整幅图像的宽度和高度不是MCU宽度和高度的整数倍，那么编码时会些数值填充进去，保证解码过程中MCU的完整性（解码完成后，可直接忽视图像宽度和高度外的数据）。在数据流中，MCU的排列方法是从左到右，从上到下。b)????????每个MCU又分为若干个数据单元。数据单元的大小必定为8*8，所以每个MCU的数据单元个数为Hmax*Vmax。另外JPEG的压缩方法与BMP文件有所不同，它不是把每个像素的颜色分量连续存储在一起的，而是把图片分成Y，Cr，Cb三张子图，然后分别压缩。而三个颜色分量的采样密度（即采样因子）可能一样（例如1：1：1）也可能不一样（例如4：1：1）。每个MCU内部，数据的顺序是Y、Cr、Cb。如果一个颜色分量有多个数据单元，则顺序是从左到右，从上到下。 ．颜色分量单元的内部解码 1）理论说明 “颜色分量单元”是笔者为说明问题而建立的概念，指的是MCU中某个颜色分量的一个8*8数据块，例如上面提到的Y1?、Cr1、Cb1?都是一个颜色分量单元。图像数据流是以位（bit）为单位存储信息的。并且内部的数据都是在编码时通过正向离散余弦变换（FDCT）进行时空域向频率域变换而得到的结果，所以对于每个颜色分量单元都应该由两部分组成：1个直流分量和63个交流分量。解码的过程其实就是哈夫曼树的查找过程。 ?颜色分量单元内部综合运用了RLE行程编码和哈夫曼编码来压缩数据。每个像素的数据流由两部分构成：编码和数值，并且两者基本以互相隔开方式出现（除非该编码的权值为零）。具体读入单个颜色分量单元的步骤如下： a）从此颜色分量单元数据流的起点开始一位一位的读入，直到读入的编码与该分量直流哈夫曼树的某个码字（叶子结点）一致，然后用直流哈夫曼树查得该码字对应的权值。权值（共8位）表示该直流分量数值的二进制位数，也就是接下来需要读入的位数。b）继续读入位数据，直到读入的编码与该分量交流哈夫曼树的某个码字（叶子结点）一致，然后用交流哈夫曼树查得该码字对应的权值。权值的高4位表示当前数值前面有多少个连续的零，低4位