图像压缩比（JPEG图像压缩原理简介）

　　图像压缩比（JPEG图像压缩原理简介）
　　JPEG（发音：〔depg〕）是一种针对照片视频而广泛使用的有损压缩标准方法。
　　这个名称代表JointPhotographicExpertsGroup（联合图像专家小组）。联合图像专家小组1992年发布了JPEG的标准而在1994年获得了ISO109181的认定。JPEG与视频音频压缩标准的MPEG（MovingPictureExpertsGroup）很容易混淆，但两者是不同的组织及标准。
　　其实JPEG不是一种文件格式，它是由联合图像专家小组推出的一种图像压缩方法（类似于视频中的H。264等编解码标准）。而JPG或者JFIF格式仅仅是一种数据的包装容器（类似于视频中MP4、MOV等封装格式）。1。概述
　　JPEG编码的主要流程是：色彩空间转换（ColorConversion）、下采样（Downsampling）、分块（DividingPatch）、离散余弦变换（Discretecosinetransform）、量化（Quantization）、熵编码技术（Entropycoding）。2。色彩空间转换（ColorConversion）
　　我们使用传感器采集到的原始（RAW）图像使用的是RGB色彩空间来表示的。也就是说，按照每一个像素的RGB（Red，Green，Blue）值填充到对应的像素位置。
　　首先，我们将RGB（红绿蓝）转换为一种称为YCrCb（YUV）的不同色彩空间。
　　Y成分表示一个像素的亮度（luminance）U成分表示色度（饱和度）（Chrominance）V成分表示色度（饱和度）
　　RGB空间到YUV空间转换公式为：
　　下图为分解开的Y、U、V的示例：
　　3。采样（Downsampling）
　　下采样、也就是减少人类视觉系统不敏感的色度（U和V的成分）。虽然减少了颜色数量，但是人眼并不会察觉到图像质量有任何的差异。
　　JPEG上这种缩减取样的比例可以是4：4：4（无缩减取样），4：2：2（在水平方向2的倍数中取一个，颜色为之前的12），以及最普遍的4：2：0（在水平和垂直方向2的倍数中取一个，颜色为之前的14）。
　　如图：
　　4。分块（DividingPatch）
　　源图像中每点的3个分量是交替出现的，先要把这3个分量分开，存放到3张表中去。然后由左及右，由上到下依次读取88的子块，存放在长度为64的表中，即可以进行DCT变换。如果原始图片的长宽不是8的倍数，都需要先补成8的倍数，使其可以进行一块块的处理。编码时，程序从源数据中读取一个88的数据块后，进行DCT变换，量化，编码，然后再读取、处理下一个8times8的数据块。图像的数据值必须减去128，是因为DCT公式所接受的数字范围是128到127之间。5、离散余弦变换（DiscreteCosineTransform）
　　离散余弦变换是一种类似于傅里叶变换的数学工具（不清楚傅里叶变换的同学可以移步：
　　https：www。bilibili。comvideoav19141078来简单了解傅里叶变换）。它将信号从时间域转换到频率域。
　　这一步，将视频中的每个成分（Y，U，V）生成三个区域，每一个区域再划分成如瓷砖般排列的一个个的88子区域，每一子区域使用二维的离散余弦变换（DCT）转换到频率空间。
　　如果有一个如这样的的88的8比特（0255）子区域：
　　如图：
　　用矩阵表示为：
　　原始数据每个值的范围是〔0255〕，使每个数字减去128，标准化。
　　且接着使用离散余弦变换，和舍位取最接近的整数，得到结果为
　　左上角相当大的数值称为DC系数（直流系数）；其他63个值称为AC系数（交流系数）。6。量化
　　利用人眼对低频数据敏感对高频数据不敏感的特性，我们可以将离散余弦变换后的很多更高频率的成分舍位成为接近0，且剩下很多会变成小的正或负数。
　　JPEG标准中定义了量化表。
　　使用QYQY量化矩阵与前面所得到的DCT系数矩阵逐项相除，得到结果为：
　　7。熵编码技术（EntropyCoding）
　　熵编码是一种无损压缩的技术，它使用Z字形（zigzag）将矩阵数据排列。然后将排列后的数据使用哈夫曼编码（哈夫曼编码的资料请自行查找））。
　　对于前者量化的系数所作的Z字体序列会是：3，0，3，2，6，2，4，1，3，1，1，5，1，2，1，1，1，2，0，0，0，0，0，1，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0
　　当剩下的所有系数都是零，对于过早结束的序列，JPEG有一个特别的霍夫曼编码用词。使用这个特殊的编码用词，EOB，该序列变为3，0，3，2，6，2，4，13，1，1，5，1，2，1，1，1，2，0，0，0，0，0，1，1，EOB
　　在这一步数据量得到了极大的压缩。8。结果
　　JPEG是一种有损压缩算法。所以不同程度的压缩比例，会呈现出不同的文件大小，以及差异化的可视化呈现。以下，呈现了相关的压缩比例与原始图像的对比。从上到下，呈现了压缩比从小到大的结果。每一个图片中，左边是原始图像，右边是压缩后的图像。对应的文件大小显示在图线的上方。
　　9。引用