2010年第02期，第43卷 通 信 技 术 Vol.43，No.02,2010 总第218期Communications Technology No.218,Totally
RAR编码文件格式分析
孙文歌， 刘立柱， 刘伟华
（信息工程大学 信息工程学院，河南 郑州 450002）
【摘 要】网络数据在传输过程中要先经过RAR编码进行压缩，节省传输时间。RAR格式的数据压缩编码在信息存储、信息管理、通信及保密方面得到广泛应用。其编码生成的压缩文件，存储格式复杂并且独特,包含有不同的数据块。根据RAR编码的显著特点，对RAR文件二进制码流块所包含的比特位做了定位分析，为研究其译码以及纠错译码算法奠定了基础。
【关键词】RAR；压缩编码；块；CRC
【中图分类号】TP911.21 【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)02-0083-02 Analysis on RAR Compressed Format Files
SUN Wen-ge， LIU Li-zhu， LIU Wei-hua
(Institute of Information Engineering, PLA Information Engineering University, Zhengzhou Henan 450002, China)
【Abstract】Network data must be first compressed through RAR coding in the process of transmission, and thus the transmission time could be reduced.RAR compressed format files are widely used in processing, running, communication, information hiding and so on. The compressed format files are intricate and particular, and contains different data blocks. The article, based upon the distinct characters of RAR coding, makes location analysis on the bit contained in the binary code stream block, thus laying a foundation for the decoding and error-correct decoding algorithm in RAR compressed format files.
【Key words】RAR；compression code；HEAD；CRC
0引言
计算机及相关学科的出现使得多媒体数据处理迅速发展并得到普遍应用。目前，多媒体数据处理已经成为工程学、计算机科学、信息科学、社会科学等领域中各学科研究的对象，多媒体数据处理的需求与日俱增[1-6]。要很好地利用数字多媒体数据，首先要把数据保存下来，目前常用的保存方法是按照一定的格式要求将数据保存成文件的形式。因此，无论是实际使用，还是理论仿真，只要想对数字多媒体数据进行利用或者处理，就要对多媒体数据的文件格式分析研究[7-10]。
应该指出：在网络数据传输过程中，一般都首先经RAR 编码进行压缩，节省传输时间。但由于网络环境复杂多变，经RAR编码后的数据很难抗御传输误码带来的灾难性的后果，用常规的解压软件往往打不开，为研究更好的纠错译码算法，进行文件格式对比分析是有意义的。
该论文对当前应用最广泛的RAR格式文件进行了较深入研究，给出了其特点分析，讨论了压缩编码算法，重点研究了各数据块的具体参数及代表的意义。
1 RAR的特点
RAR 是一个强力压缩工具，允许你管理和控制压缩文件。压缩文件通常是一个带有 ".rar" 扩展名的文件。RAR 的特点包括:
①高度成熟的原创压缩算法；
②对于文本、声音、图像和32位和64位 Intel 可执行程序压缩的特殊优化算法；
③获得比类似工具更好的压缩率，使用'固实'压缩；
④自解压压缩文件和分卷压缩(SFX)；
⑤对物理损伤的压缩文件的恢复能力。
固实（Solid）压缩方式是RAR压缩编码的一个显著特点。固实压缩文件是RAR的一种特殊压缩方式存储的压缩文件，它把压缩文件中的全部文件都当成一个连续数据流来
收稿日期：2008-11-30。
作者简介：孙文歌（1982-），男，助理工程师，硕士研究生，主要研究
方向为信号与信息处理；刘立柱（1949-），男，教授，博士
生导师，主要研究方向为信号与信息处理；刘伟华（1986-），
女，助理工程师，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息
处理。
83
84 看待，从而找到更多的冗余信息。
2 RAR 码流分析
RAR 格式文件由可变长度的块组成。这些块的顺序可以变化，但是第一块必须是一个在档案文件头后的标记块。这里通过实例详细分析每个数据块的参数：下面为压缩后的
.text 码流。
RAR 压缩编码后的文件通常有以下数据块组成：HEAD_TYPE=0x72标记块，HEAD_TYPE=0x73压缩文件头，HEAD_TYPE=0x74文件头，HEAD_TYPE=0x75旧风格的注释头，HEAD_TYPE=0x76旧风格的用户身份信息，HEAD_TYPE=0x77旧风格的子块，HEAD_TYPE=0x78旧风格的恢复记录，HEAD_TYPE=0x79旧风格的用户身份信息，HEAD_TYPE=0x7a 子块，注释块实际上只在其它块中使用，并不存在单独的块。HEAD_TYPE=0x7b 为最后的结束块，标记压缩文件结尾。每一块由下列结构开始，详细参数如下：HEAD_CRC （2 字节）所有块或块部分的CRC ；HEAD_TYPE （1 字节）块类型；HEAD_FLAGS （2 字节）块标记；HEAD_SIZE （2 字节）块大小；ADD_SIZE （4 字节）可选结构–增加块大小。对比编码后的数据，原文件大小为0X00000020h 个字节，压缩后为0X00000061h 个字节，压缩比或压缩率约为3.02，由于压缩后的文件格式发生变化生成一定的压缩文件头，文件头占居一定的空间，出现负压缩。下面分析每块的编码特点。
第一块为标记块（MARK_HEAD ），其数据为：52 61 72 21 1A 07 00，其中0X6152（字节间高低字节的排列顺序并不是从左到右的，而是与正常的顺序相反，从右到左，高字节在右，低字节在左）2字节为HEAD_CRC ，每一块均从HEAD_CRC 开始，所有的RAR 都以0X6152开头。72占1字节为块类型（HEAD_TYPE ），所有文件均保持不变。0X1A21为块标记（HEAD_FLAGS ）占2 字节 ，该块最后2字节表示块的大小0X0070即52 61 72 21 1A 0X07 00共占7个字节。所有的文件格式经RAR 压缩编码后其标记块均保持不变。
第二块为压缩文件头（MAIN_HEAD ），和标记块一样，其中0X00D0表示该块共占13
个字节，如下所示。
通过对大量的不同类型文件其中包括BMP ，GIF ，JPEG ，JP2，PSD ，WAVE ，MIDI ，MPG ，A VI ，MOV ，PDF ，MP3，MPA ，MID ，WMA ，TM ，PCX 等格式的文件的压缩实验，在标准RAR 压缩编码模式时，HEAD_CRC 为0X90CF 占2字节，而在固实模式下为0XD03B 占2字节。同样的实验条件下，块标记（HEAD_FLAGS ）占2 字节在固实模式下为0X0008，在非固实模式下为0X00000。块大小后面两个字节0X0000为RESERVED1即保留字节，紧跟着的0X00000000为RESERVED2即为第二部分保留备用字节，在大量压缩实验条件下两段均保留字节全为0。至此压缩文件头每比特位分析结束，所有的RAR 编码文件该数据块大小均为13字节。
第三块为文件头，该数据块包含压缩前的原文件大小、文件名、文件格式等信息，详细分析如下：块校验HEAD_CRC （2 字节）从 HEAD_TYPE 到 FILEATTR 的 CRC 结构和文件名。HEAD_TYPE （1 字节）头类型: 0x74。HEAD_FLAGS （2 字节）位标记:0x01 – 文件在前一卷中继续，0x02 – 文件在后一卷中继续，0x04 – 文件使用密码加密，0x08 – 文件注释存在（RAR 3.x 使用分开的注释块，不设置这个标记）。0x10 – 前一文件信息被使用(固实标记)，7 6 5 位(对于 RAR 2.0 和以后版本)如表1。
表1 压缩字典
0 0 00 0 10 1 00 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1字典大小64 KB
字典 大小 128KB
字典 大小 256KB
字典 大小 512KB
字典 大小
1024KB 字典 大小
2048KB
字典 大小 4096KB
文件作为字典
0x100 – HIGH_PACK_SIZE 和 HIGH_UNP_SIZE 结构存在。这些结构仅用在非常大(大于 2GB)的文档，对于小文件这些结构不存在。0x200 – FILE_NAME 包含用 0 隔开的普通的和 Unicode 编码的文件名。所以 NAME_SIZE 结构长度等于普通文件名的长度加 Unicode 编码文件名的长度再加1。如果此标记存在，单 FILE_NAME 不包含 0 字节，它意味文件 使用 UTF-8 编码。0x400 – 头在文件名后包含附加的8位，它对于增加加密的安全性是必需的。(所谓的’Salt’)。0x800 – 版本标记。它是老文件版本，版本号作为’;n’附加到文件名后。0x1000 – 扩展时间区域存在。0x8000 – 此位总被设置，所以完整的块的大小HEAD_SIZE + PACK_SIZE(如果 0x100 位被设置，再加上 HIGH_PACK_SIZE)。HEAD_SIZE （2 字节）文件头的全部大小(包含文件名和注释)。PACK_SIZE （4 字节）已压缩文件大小。UNP_SIZE （4 字节）未压缩文件大小。其中HOST_OS （1 字节）保存压缩文件使用的操作系统，其中0 代表MS DOS ，1 代表OS/2， 2 代表Win32， 3 代表Unix ，4 代表Mac OS ，5代表 BeOS 。FILE_CRC （4 字节），为文件的CRC 。FTIME （4 字节），为MS DOS 标准格式的日期和时间。UNP_VER （1 字节），解压文件所需要最低 RAR 版本，版本编码方法 10 * 主版本 + 副版本。METHOD （1 字节）压缩方式如表2。
表2 压缩方式
0x300x31 0x32 0x33
0x34
0x35 存储
最快压缩
快速压缩
标准压缩 较好压缩
最好压缩
NAME_SIZE （2 字节），文件名大小。ATTR （4 字节），文件属性。HIGH_PACK_SIZE （4 字节），压缩文件大小 64
（下转第88页）
楼、体育楼采集了4个站点,系统运行良好，能精确定位 (10 m以内)和提前报站，但系统复位后，就不能自动报站了；经过分析发现在程序初始化中，读FLASH时地址不对，把程
序修改好后，就能在学校内正常报站了；于是将系统在衡阳
市的3路公交线路上做测试，采集了16个站点，在测试中
发现，当速度在30 km/h以下时也能精确定位和提前报站，
但是当速度超过30 km/h 时，要在公交车过了站点后才报站，通过比较速度与报站的分析，在程序中加了速度的判断,在
速度超过30 km/h 后加大了提前报站的距离；同时还加上了
超速报警的功能，当公交车的速度超过50 km/h时就提醒司
机减速。
4 结语
通过对GPS进行研究，对软硬件进行设计的GPS自动
语音报站系统，采用先进的卫星定位技术与嵌入式语音单
片机相结合的方式，彻底改变了传统公交车语音报站器必
须由司机操控才能工作的落后方式。定位精度和语音播报
已经实现，达到了研究开发利用GPS进行语音报站的要求。下一步要做工作是把该系统进一步完善，达到实际应用的
要求。
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（上接第84页）
位值的高4字节。可选值，只有 HEAD_FLAGS 的0x100 位被设置才存在。HIGH_UNP_SIZE（4 字节），未压缩文件大小64位值的高4字节。可选值只有 HEAD_FLAGS 中的0x100 位被设置才存在。FILE_NAME（8 字节），文件名 – NAME_SIZE 字节大小字符串SALT，如果 (HEAD_FLAGS & 0x400) != 0 则存在。EXT_TIME（可变大小），如果(HEAD_FLAGS & 0x1000) != 0 则存在。
第四部分为压缩后的数据块，其码流如下所示。
原始数据经无损压缩编码即上述的短语式和编码式后由原来的32字节减小到19字节，但是由于压缩后的文件带有压缩文件头，所以要比原文件要大些。该数据快包含有BLOCK_LZ,BLOCK_PPM块，对此块数据进行反推分析，可以深入研究该文件所用到的具体压缩算法。最后一块C4 3D 7B 00 40 07 为结束块，该块共7字节，在任何压缩模式下压缩均保持不变。
3 结语
对RAR压缩文件格式的分析，一方面了解了不同数据块对应比特位的大小及所代表的意义，另一方面为研究探索具体数据块编码原理与规律奠定了基础。在网络数据传输过程中，网络环境时常复杂多变，经RAR编码后数据在传输过程中难免损坏，进行文件格式对比分析为研究纠错译码算法提供了参考。
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88
图像压缩编码方法综述 概述： 近年来, 随着数字化信息时代的到来和多媒体计算机技术的发展, 使得人 们所面对的各种数据量剧增, 数据压缩技术的研究受到人们越来越多的重视。 图像压缩编码就是在满足一定保真度和图像质量的前提下，对图像数据进行变换、编码和压缩，去除多余的数据以减少表示数字图像时需要的数据量，便于 图像的存储和传输。即以较少的数据量有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术,也称图像编码。 图像压缩编码原理： 图像数据的压缩机理来自两个方面:一是利用图像中存在大量冗余度可供压缩；二是利用人眼的视觉特性。 图像数据的冗余度又可以分为空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余 和视觉冗余几个方面。 空间冗余：在一幅图像中规则的物体和规则的背景具有很强的相关性。 时间冗余：电视图像序列中相邻两幅图像之间有较大的相关性。 结构冗余和知识冗余：图像从大面积上看常存在有纹理结构，称之为结构 冗余。 视觉冗余：人眼的视觉系统对于图像的感知是非均匀和非线性的，对图像 的变化并不都能察觉出来。 人眼的视觉特性： 亮度辨别阈值：当景物的亮度在背景亮度基础上增加很少时，人眼是辨别 不出的，只有当亮度增加到某一数值时，人眼才能感觉其亮度有变化。人眼刚 刚能察觉的亮度变化值称为亮度辨别阈值。 视觉阈值：视觉阈值是指干扰或失真刚好可以被察觉的门限值，低于它就 察觉不出来，高于它才看得出来，这是一个统计值。 空间分辨力：空间分辨力是指对一幅图像相邻像素的灰度和细节的分辨力，视觉对于不同图像内容的分辨力不同。 掩盖效应：“掩盖效应”是指人眼对图像中量化误差的敏感程度，与图像 信号变化的剧烈程度有关。 图像压缩编码的分类： 根据编码过程中是否存在信息损耗可将图像编码分为: 无损压缩：又称为可逆编码(Reversible Coding)，解压缩时可完全回复原始数据而不引起任何失真； 有损压缩：又称不可逆压缩(Non-Reversible Coding)，不能完全恢复原始数据，一定的失真换来可观的压缩比。 根据编码原理可以将图像编码分为: 熵编码：熵编码是编码过程中按熵原理不丢失任何信息的编码。熵编码基
图像压缩编码实验报告 一、实验目的 1.了解有关数字图像压缩的基本概念，了解几种常用的图像压缩编码方式； 2.进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义； 3.掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法； 4.对重建图像的质量进行评价。 二、实验原理 1、图像压缩基本概念及原理 图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类： （1）无损压缩编码种类 哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。（2）有损压缩编码种类 预测编码，DPCM，运动补偿； 频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码； 空间域方法：统计分块编码； 模型方法：分形编码，模型基编码； 基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化； （3）混合编码 JBIG，，JPEG，MPEG等技术标准。 2、JPEG 压缩编码原理 JPEG是一个应用广泛的静态图像数据压缩标准，其中包含两种压缩算法(DCT和DPCM)，并考虑了人眼的视觉特性，在量化和无损压缩编码方面综合权衡，达到较大的压缩比(25:1以上)。JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。其中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式，又称为基本系统。JPEG 的压缩编码大致
视频压缩算法对比 视频2008-05-23 10:10:09 阅读557 评论0 字号：大中小订阅 视频压缩标准及比较原始的数字视频信号的数据量是相当惊人的，例如，NTSC 图像以大约640X480的分辨率，24bist/象素，每秒30帧的质量传输时，则视频数据有640X480x24X30=221Mb/S或28MB/s秒，显然这样庞大的数据流对大多数传输线路来说是无法承受的，而且也是无法存储的。为此人们开始专门研究将这些视频、音频数据流进行压缩。很多压缩编码标准相继推出，主要有JPEG月吐一JPEG‘，幻，_H.261旧.263和MPEG等标准。其中JPEG标准主要是用在静止图像的压缩。M一PJEG是将PJEG改进后用到运动图像上，在压缩比不高时，有较好的复现图像质量，但占用存储空间大;在压缩比高的情况下，复现图像质量差。.H261爪.263标准是专门为用于图像质量要求不高的视频会议和可视电话设计。MpEG(MovnigPictureExPertGorPu即活动图像专家组)。它是由150(国际标准化组织)和正(c国际电工委员会)于1988年联合成立的。专门致力于运动图像及伴音编码标准化工作。它们推出了MPEG编码标准【1卜，1l。到现在为止，专家组己制定了MPEG一1，MPEG一2和MPEG一4三种标准，由于其标准化、较大的压缩比及较高的画面质量，成为视频压缩系统首选算法。 MPEGI是一种压缩比高但图像质量稍差的技术;而MPEGZ技术主要专注于图像质量，压缩比小，因此需要的存储空间就大;MPEG4技术是时下比较流行的技术，使用这种技术可以节省空间、提高图像质量、节省网络传输带宽等优点。 来自：https://www.doczj.com/doc/9c1878548.html,/blog/static/80720305200842310109120/
视频压缩编码方法简介—AVI AVI（Audio Video Interleave）是一种音频视像交插记录的数字视频文件格式。1992年初Microsoft公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（Video for Windows）。在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备。这种按交替方式组织音频和视像数据的方式可使得读取视频数据流时能更有效地从存储媒介得到连续的信息。构成一个AVI文件的主要参数包括视像参数、伴音参数和压缩参数等： 1、视像参数 （1）、视窗尺寸（Video size）：根据不同的应用要求，AVI的视窗大小或分辨率可按4：3的比例或随意调整：大到全屏640×480，小到160×120甚至更低。窗口越大，视频文件的数据量越大。 （2）、帧率（Frames per second）：帧率也可以调整，而且与数据量成正比。不同的帧率会产生不同的画面连续效果。 2、伴音参数：在AVI文件中，视像和伴音是分别存储的，因此可以把一段视频中的视像与另一段视频中的伴音组合在一起。AVI 文件与WAV文件密切相关，因为WAV文件是AVI文件中伴音信号的来源。伴音的基本参数也即WAV文件格式的参数，除此以外，AVI文件还包括与音频有关的其他参数： （1）、视像与伴音的交织参数（Interlace Audio Every X Frames）AVI格式中每X帧交织存储的音频信号，也即伴音和视像交替的频率X是可调参数，X的最小值是一帧，即每个视频帧与音频数据交织组织，这是CD－ROM上使用的默认值。交织参数越小，回放AVI文件时
读到内存中的数据流越少，回放越容易连续。因此，如果AVI文件的存储平台的数据传输率较大，则交错参数可设置得高一些。当AVI文件存储在硬盘上时，也即从硬盘上读AVI文件进行播放时，可以使用大一些的交织频率，如几帧，甚至1秒。 （2）、同步控制（Synchronization） 在AVI文件中，视像和伴音是同步得很好的。但在MPC中回放AVI文件时则有可能出现视像和伴音不同步的现象。 （3）、压缩参数：在采集原始模拟视频时可以用不压缩的方式，这样可以获得最优秀的图像质量。编辑后应根据应用环境环择合适的压缩参数。 3、 AVI数字视频的特点 （1）、提供无硬件视频回放功能：AVI格式和VFW软件虽然是为当前的MPC设计的，但它也可以不断提高以适应MPC的发展。根据AVI格式的参数，其视窗的大小和帧率可以根据播放环境的硬件能力和处理速度进行调整。在低档MPC机上或在网络上播放时，VFW的视窗可以很小，色彩数和帧率可以很低；而在Pentium级系统上，对于64K色、320×240的压缩视频数据可实现每秒25帧的回放速率。这样，VFW就可以适用于不同的硬件平台，使用户可以在普通的MPC上进行数字视频信息的编辑和重放，而不需要昂贵的专门硬件设备。 （2）、实现同步控制和实时播放：通过同步控制参数，AVI可以通过自调整来适应重放环境，如果MPC的处理能力不够高，而AVI文件的数据率又较大，在WINDOWS环境下播放该AVI文件时，播放器可
Computer Knowledge and Technology 电脑知识 与技术第6卷第23期(2010年8月)浅析图像压缩编码方法 徐飞 （闽西职业技术学院，福建龙岩364021） 摘要：该文描述了图像压缩编码的概念，原理以及主要分类，介绍了目前常见的三种图像压缩编码方法的原理，特点以及简单讨论了其中两种方法的MATLAB 代码实现。 关键词：图像压缩编码；编码原理；编码分类；编码方法；MATLAB 中图分类号：TP301文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)23-6584-03 Analysis of the Image Compression Coding Method XU Fei (Minxi Vocational &Technical College,Longyan 364021,China) Abstract:This paper is mainly about the concept,principle and classification of image compression coding,introduces the concepts and characteristic of three kinds of image compression coding methods that are common used,and discusses how to using matlab to accomplish the two common methods which mentions in the front. Key words:image compression coding;coding principle;coding classification;coding method;MATLAB 现代社会是信息社会，随着信息技术的发展，图像信息被广泛应用于多媒体通信、计算机系统和网络中。因为对图像的要求越来越高，图像信息量也越来越大，所以在传输之前需要进行信息处理，必须采用合适的方法对其进行压缩，因此有必要对图像压缩编码方法进行研究。 1图像压缩编码 1.1概述 图像压缩编码就是在满足一定保真度和图像质量的前提下，对图像数据进行变换、编码和压缩，去除多余的数据以减少表示数字图像时需要的数据量，便于图像的存储和传输。即以较少的数据量有损或无损地表示原来的像素矩阵的技术,也称图像编码。 1.2图像压缩编码原理 图像数据的压缩机理来自两个方面:一是利用图像中存在大量冗余度可供压缩；二是利用人眼的视觉特性。 1.2.1图像数据的冗余度 1)空间冗余： 在一幅图像中规则的物体和规则的背景具有很强的相关性。 2)时间冗余：电视图像序列中相邻两幅图像之间有较大的相关性。 3)结构冗余和知识冗余： 图像从大面积上看常存在有纹理结构，称之为结构冗余。 4)视觉冗余：人眼的视觉系统对于图像的感知是非均匀和非线性的，对图像的变化并不都能察觉出来。 1.2.2人眼的视觉特性 1)亮度辨别阈值：当景物的亮度在背景亮度基础上增加很少时，人眼是辨别不出的，只有当亮度增加到某一数值时，人眼才能感觉其亮度有变化。人眼刚刚能察觉的亮度变化值称为亮度辨别阈值。 2)视觉阈值：视觉阈值是指干扰或失真刚好可以被察觉的门限值，低于它就察觉不出来，高于它才看得出来，这是一个统计值。3)空间分辨力：空间分辨力是指对一幅图像相邻像素的灰度和细节的分辨力，视觉对于不同图像内容的分辨力不同。 4)掩盖效应：“掩盖效应”是指人眼对图像中量化误差的敏感程度，与图像信号变化的剧烈程度有关。 1.3图像压缩编码的分类 根据编码过程中是否存在信息损耗可将图像编码分为: 1)无损压缩:又称为可逆编码(Reversible Coding)，解压缩时可完全回复原始数据而不引起任何失真； 2)有损压缩:又称不可逆压缩(Non-Reversible Coding)，不能完全恢复原始数据，一定的失真换来可观的压缩比。 根据编码原理可以将图像编码分为: 1)熵编码：熵编码是编码过程中按熵原理不丢失任何信息的编码。熵编码基本原理是给出现概率大的信息符号赋予短码字，出收稿日期：2010-06-10 作者简介；徐飞（1982-），男，福建龙岩人，闽西职业技术学院，助教，理学学士，主要研究方向为数字图象，软件开发，软件测试。ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.6,No.23,August 2010,pp.6584-6586,6589E-mail:eduf@https://www.doczj.com/doc/9c1878548.html, https://www.doczj.com/doc/9c1878548.html, Tel:+86-551-56909635690964
**大学程序设计基础实验报告 实验名称：实验三分支结构 实验目的： 1、掌握IF-ELSE语句使用。 2、掌握ELSE-IF语句使用。 3、熟悉SWITCH语句使用。 实验内容： 在本地电脑中新建一个文件夹，用于存放C程序，文件夹的名字要求是“学号姓名-实验序号”，如E:\ 1920115555张三-03。启动C-Free，完成如下各题。 1、编程题：输入参数a,b,c,求一元二次方程ax2+bx+c=0的根（①a、b、c都为0，②a 和b为0，c不为0，③a为0，b不为0，c任意，④a不为0，且a、b、c满足b2-4ac ≥0，⑤a不为0，且a、b、c满足b2-4ac<0）。 2、编程题：输入职工的月薪salary,计算并输出应缴纳的个人所得税tax。tax=rate * (salary –850)，rate的计算方式如下： 当salary <= 850，则rate = 0; 当850 < salary <= 1350，则rate = 5%; 当1350 < salary <= 2850，则rate = 10%; 当2850 < salary <= 5850，则rate = 15%; 当salary > 5850，则rate = 20%;。 3、编程题：根据输入的3个边长a、b、c，判断它们是否能构成三角形，若能构成三 角形，则进一步判断此三角形是哪种类型的三角形（等边三角形、等腰三角形、直角三角形和一般三角形。等腰直角算作等腰）。 4、编程题：输入一个形式如“操作数运算符操作数”的表达式，对2个整数进行乘、 除或求余运算。【请分别用if语句和switch语句实现此题功能】 上交作业的方法： 1.将程序代码及注释和运行程序的窗口复制到实验结果下方对应的题号上，并把这 次实验上机操作中遇到的问题及解决方法、心得等填好完成实验报告。 2.保存以上所有按要求已调试通过，并形成.c（或.cpp）和.exe文件到以自己的“学 号姓名-03”命名的文件夹中，并将以自己的“学号姓名”命名的文件夹压缩后上 交到ftp://10.172.250.252:1161中的“作业上传”文件夹下的“报告上交02”文件 夹下的子文件夹“源文件压缩上交”中，同时把以“学号姓名-03”命名的word 文档上交到“报告上交03”文件夹下的另一子文件夹“word文件上交”中。 特别提醒：每次上传的文件名一定要是“学号姓名-实验序号. doc”(如1720115555张
图像压缩编码的方法概述摘要：在图像压缩的领域，存在各种各样的压缩方法。不 同的压缩编码方法在压缩比、压缩速度等方面各不相同。本文从压缩方法分类、压缩原理等方面分析了人工神经网络压缩、正交变换等压缩编码方法的实现与效果。 关键词：图像压缩；编码；方法 图像压缩编码一般可以大致分为三个步骤。输入的原始图像首先需要经过映射变换，之后还需经过量化器以及熵编码器的处理最终成为码流输出。 一、图像压缩方法的分类 1.按照原始信息和压缩解码后的信息的相近程度分为以下两类：（1）无失真编码又称无损编码。它要求经过编解码处理后恢复出的图像和原图完全一样，编码过程不丢失任何信息。如果对已量化的信号进行编码，必须注意到量化所产生的失真是不可逆的。所以我们这里所说的无失真是对已量化的信号而言的。特点在于信息无失真，但压缩比有限。（2）限失真编码中会损失部分信息，但此种方法以忽略人的视觉不敏感的次要信息的方法来得到高的压缩比。图像的失真怎么度量，至今没有一个很好的评判标准。在由人眼主观判读的情况下，唯有人眼是对图像质量的最有利评判者。但是人眼视觉机理到现在为止仍为被完全掌握，所以我们很难得到一个和主观评价十分相符的客观标准。目前用的最多的仍是均方误差。这个失真度量标准并不好，之所以广泛应用，是因为方便。
2.按照图像压缩的方法原理可分为以下三类：（1）在图像编码过程中映射变换模块所做的工作是对编码图像进行预测，之后将预测差输出供量化编码，而在接受端将量化的预测差与预测值相加以恢复原图，则这种编码方法称为预测编码。预测编码中，我们只对新的信息进行编码。并且是利用去除邻近像素之间的相关性和冗余性的方法来达到压缩的目的。（2）若压缩编码中的映射变换模块用某种形式的正交变换来代替，则我们把这种方式的编码方法称为变换编码。在变换编码中常用的变换方法有很多，我们主要用到的有离散余弦变换（DCT），离散傅立叶变换（DFT）和离散小波变换（DWT）等。（3）混合编码，LZW算法以及近些年来的一些新的压缩编码方法，最主要的有分形编码算法、小波变换压缩算法、基于模型的压缩算法等。 3.按照压缩对象来分，我们可将图像压缩方法分为静止图像压缩和运动图像压缩。它们所采用的压缩编码标准有所不同，对于静止图像压缩而言，采用的是JPEG、JPEG2000标准；而对运动的图像进行压缩时，我们则采用的是、、、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。 二、常用的图像压缩方法 图像压缩方法至研究开始至今，已经有将近70年的发展了，随着科技的不断发展和人们越来越高的期望和要求，使得图像压缩技术也在不断的发展着，不断的进步着，各种各样的方法层出不穷，争对不同的要求我们可以选择不同的方法对图像进行压缩，以达到
成绩评定表
课程设计任务书
摘要 哈夫曼编码(Huffman Coding)是一种编码方式，以哈夫曼树—即最优二叉树，带权路径长度最小的二叉树，经常应用于数据压缩。在计算机信息处理中，“哈夫曼编码”是一种一致性编码法（又称"熵编码法"），用于数据的无损耗压缩。这一术语是指使用一张特殊的编码表将源字符（例如某文件中的一个符号）进行编码。这张编码表的特殊之处在于，它是根据每一个源字符出现的估算概率而建立起来的（出现概率高的字符使用较短的编码，反之出现概率低的则使用较长的编码，这便使编码之后的字符串的平均期望长度降低，从而达到无损压缩数据的目的）。 本课题通过MATLAB编写适当的函数，对一个随机信源进行哈夫曼编码，得出码字，平均码长和编码效率。从而理解信源编码的基本思想与目的以及哈夫曼编码方法的基本过程与特点，并且提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。 关键字：哈夫曼；信源编码；MATLAB
目录 1设计目的及相关知识 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2图像的霍夫曼编码概念 (1) 1.3Matlab图像处理通用函数 (1) 2课程设计分析 (3) 2.1 图像的霍夫曼编码概述 (3) 2.2 图像的霍夫曼编码举例 (4) 3仿真 (6) 4结果及分析 (9) 5附录 (12) 结束语 (15) 参考文献 (16)
1设计目的及相关知识 1.1设计目的 1）了解霍夫曼编码的原理。 2）理解图像的霍夫曼编码原理，了解其应用，掌握图像的霍夫曼编码的方法。3）对图像编码程序设计进行较深入的认识，对知识牢固掌握。 4）掌握图像霍夫曼编码的整个过程及其中的注意事项。 5）了解图像无损压缩的目的及好处。 1.2图像的霍夫曼编码概念 所谓霍夫曼编码的具体方法：先按出现的概率大小排队，把两个最小的概率相加，作为新的概率和剩余的概率重新排队，再把最小的两个概率相加，再重新排队，直到最后变成1。每次相加时都将“0”和“1”赋与相加的两个概率，读出时由该符号开始一直走到最后的“1”，将路线上所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的顺序排好，就是该符号的霍夫曼编码 1.3 Matlab图像处理通用函数 colorbar 显示彩色条 语法：colorbar \ colorbar('vert') \ colorbar('horiz') \ colorbar(h) \ h=colorbar(...) \ colorbar(...,'peer',axes_handle) getimage从坐标轴取得图像数据 语法：A=getimage(h) \ [x,y,A]=getimage(h) \ [...,A,flag]=getimage(h) \ [...]=getimage imshow显示图像 语法：imshow(I,n) \ imshow(I,[low high]) \ imshow(BW) \ imshow(X,map) \ imshow(RGB)\ imshow(...,display_option) \ imshow(x,y,A,...) \ imshow filename \ h=imshow(...) montage 在矩形框中同时显示多幅图像 语法：montage(I) \ montage(BW) \ montage(X,map) \ montage(RGB) \ h=montage(...)
栅格数据存储压缩编码方法 栅格数据存储压缩编码方法主要有：（1）.链式编码（2）.行程编码（3）.块式编码（4）.四叉树编码 （1）.链式编码：由某一原点开始并按某些基本方向确定的单位矢量链。基本方向可定义为：东＝0，南＝3，西＝2，北＝1等，还应确定某一点为原点。（2）.行程编码：只在各行（或列）数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，即按（属性值，重复个数）编码 （3）.块式编码：块式编码是将行程编码扩大到二维的情况，把多边形范围划分成由像元组成的正方形，然后对各个正方形进行编码。 （4）.四叉树编码而块状结构则用四叉树来描述，将图像区域按四个大小相同的象限四等分，每个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限，无论分割到哪一层象限，只要子象限上仅含一种属性代码或符合既定要求的少数几种属性时，则停止继续分割。否则就一直分割到单个像元为止。而块状结构则用四叉树来描述。按照象限递归分割的原则所分图像区域的栅格阵列应为 2n×2n（n为分割的层数）的形式。下面就着重介绍四叉树编码。 四叉树编码又称为四分树、四元树编码。它是一种更有效地压编数据的方法。它将2n×2n像元阵列的区域，逐步分解为包含单一类型的方形区域，最小的方形区域为一个栅格像元。图像区域划分的原则是将区域分为大小相同的象限，而每一个象限又可根据一定规则判断是否继续等分为次一层的四个象限。其终止判据是，不管是哪一层上的象限，只要划分到仅代表一种地物或符合既定要求的几种地物时，则不再继续划分否则一直分到单个栅格像元为止。 所谓四叉树结构，即把整个2ｎ×2ｎ像元组成的阵列当作树的根结点，n 为极限分割次数，n＋1为四分树的最大高度或最大层数。每个结点有分别代表西北、东北、西南、东南四个象限的四个分支。四个分支中要么是树叶，要么是树叉。树叉、树叶用方框表示，它说明该四分之一范围全属多边形范围（黑色）或全不属多边形范围（空心四方块），因此不再划分这些分枝；树用圆圈表示，它说明该四分之一范围内，部分在多边形内，另一部分在多边形外，因而继续划分，直到变成树叶为止。 为了在计算机中既能以最小的冗余存储与图像对应的四叉树，又能方便地完成各种图形操作，专家们已提出多种编码方式。下面介绍美国马里兰大学地理信
视频压缩编码及常用格式 数据压缩编码已经拥有很长的历史，压缩编码的理论基础是信息论。从信息的角度看，压缩就是去除数据中的消除冗余。即保留不确定的信息，去除确定的信息，用一种更接近信息本质的描述来代替原有冗余的描述压缩的目的是在尽可能保证视觉效果的前题下减少数据率。视频压缩比是指压缩后的数据量与压缩前的数据量之比。由于视频是连续的静态图像，因此其压缩编码算法与静态图像的压缩算法有某些共同的地方，但是运动的视频还有其本身的特性，因此在压缩是还要考虑其运动特性，这样才能达到高效果压缩的目的。 自从上世纪四十年代第一台电视机问世以来，视频技术的研究与应用已经有近六十年的历史。当前电视技术均为模拟视频技术，经过几十年的发展和完善，已经十分成熟。世界通行的模拟电视制式主要有：PAL（欧洲、中国）NTSC（北美、日本）和SECAM（法国）。 随着计算机技术近二十年的发展，特别是九十年代以来互联网的广泛应用，多媒体数字视频技术已经成为了当前信息科学中十分活跃的研究方向。数字化技术的引用。使得对视频信号的捕获、处理、压缩和储存都有了革命性的进步特别是在视频数据的压缩和储存上。国际电信联合会（ITC）于1990年正式提出了ITU-TH261建议，这是第一个关于使用化视频图像压缩编码的国际标准提议。九十年代中，IUT在该建议上提出了MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263和JPEG2000等压缩标准。这些标准的制定和颁布，极大的促进了数字视频压缩与编码技术的研究和实用化。 视频编码标准的发展 视频编码技术在近年得到了迅速的发展和广泛的应用，并在日渐成熟，起标准是多个视频编码国际化标准的制定与应用，即国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC关于静态图像的编码标准JPEG、国际电信联盟ITU-T关于电视、电话会议的视频编码标准H261、H.263及H.264和ISO/TEC关于活动图像的编码标准MPEG-1,MPEG-2、MPEG-4等。这些标准图像编码算法融合了各种性能优良的图像编码方法，代表了目前编码的发张水平。 MPEG-1 MPEG-1标准于1993年8月公布，用于传输1.5Mbps数据传输的数据储存媒体运动图像及其伴音的编码。该标准包括五个部分：第一：说明如何根据第二部（视频）以及第三部分（音频）的规定，对音频和视频进行复合编码。第四部分说明检验解码器或编码器的输出比流符合前三部分规定的过程。第五部分是一个用完整的C语言实现的编码和解码器。 MPEG-1取得一连串的成功，如VCD和MP3的大量使用，可携式MPEG-1摄像
数据结构实验报告记录文件压缩
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数据结构与程序设计实验 实验报告 课程名称数据结构与程序设计实验课程编号0906550 实验项目名称文件压缩 学号年级 姓名专业计算机科学与技术学生所在学院计算机学院指导教师杨静 实验室名称地点21B276 哈尔滨工程大学
实验报告四 实验课名称：数据结构与程序设计实验 实验名称：文件压缩 班级：学号：姓名：时间：2016.04.21 一、问题描述 哈夫曼编码是一种常用的数据压缩技术，对数据文件进行哈夫曼编码可大大缩短文件的传输长度，提高信道利用率及传输效率。要求采用哈夫曼编码原理，统计文本文件中字符出现的词频，以词频作为权值，对文件进行哈夫曼编码以达到压缩文件的目的，再用哈夫曼编码进行译码解压缩。 统计待压缩的文本文件中各字符的词频，以词频为权值建立哈夫曼树， 并将该哈夫曼树保存到文件HufTree.dat 中。 根据哈夫曼树（保存在HufTree.dat 中）对每个字符进行哈夫曼编码，并 将字符编码保存到HufCode.txt 文件中。 压缩：根据哈夫曼编码，将源文件进行编码得到压缩文件CodeFile.dat。 解压：将CodeFile.dat 文件利用哈夫曼树译码解压，恢复为源文件。 二、数据结构设计 由于哈夫曼树中没有度为1的结点，则一棵树有n个叶子结点的哈夫曼树共有2n-1个结点，可以存储在一个大小为2n-1的一维数组中，而且对每个结点而言，即需知双亲结点的信息，又需知孩子结点的信息，由此可采用如下数据结构。 1.使用结构体数组统计词频，并存储: typedef struct Node{ int weight; //叶子结点的权值 char c; //叶子结点 int num; //叶子结点的二进制码的长度 }LeafNode[N]; 2.使用结构体数组存储哈夫曼树: typedef struct{ unsigned int weight;//权值 unsigned int parent, LChild, RChild; }HTNode,Huffman[M+1]; //huffman树 3.使用字符指针数组存储哈夫曼编码表： typedef char *HuffmanCode[2*M]; //haffman编码表 三、算法设计 1.读取文件，获得字符串 void read_file(char const *file_name, char *ch){ FILE *in_file = Fopen(file_name, "r"); unsigned int flag = fread(ch, sizeof(char), N, in_file); if(flag == 0){ printf("%s读取失败\n", file_name); fflush(stdout); } printf("读入的字符串是: %s\n\n", ch); Fclose(in_file); int len = strlen(ch);
视频压缩格式的分析和对比（MJPEG、MPEG-4、H.264等） 时间：2011-08-06 点击数：1977 视频压缩格式的分析和对比（MJPEG、MPEG-4、H.264等） 1．H.261 H.261又称为P*64，其中P为64kb/s的取值范围，是1到30的可变参数，它最初是针对在ISDN上实现电信会议应用特别是面对面的可视电话和视频会议而设计的。实际的编码算法类似于MPEG算法，但不能与后者兼容。H.261在实时编码时比MPEG所占用的CPU运算量少得多，此算法为了优化带宽占用量，引进了在图像质量与运动幅度之间的平衡折中机制，也就是说，剧烈运动的图像比相对静止的图像质量要差。因此这种方法是属于恒定码流可变质量编码而非恒定质量可变码流编码。 2．H.263 H.263是国际电联ITU-T的一个标准草案，是为低码流通信而设计的。但实际上这个标准可用在很宽的码流范围，而非只用于低码流应用，它在许多应用中可以认为被用于取代H.261。H.263的编码算法与H.261一样，但做了一些改善和改变，以提高性能和纠错能力。.263标准在低码率下能够提供比H.261更好的图像效果，两者的区别有：(1)H.263的运动补偿使用半象素精度，而H.261则用全象素精度和循环滤波；(2)数据流层次结构的某些部分在H.263中是可选的，使得编解码可以配置成更低的数据率或更好的纠错能力；(3)H.263包含四个可协商的选项以改善性能；(4)H.263采用无限制的运动向量以及基于语法的算术编码；(5)采用事先预测和与MPEG中的P-B帧一样的帧预测方法；(6)H.263支持5种分辨率，即除了支持H.261中所支持的QCIF和CIF外，还支持SQCIF、4CIF和16CIF，SQCIF相当于QCIF一半的分辨率，而4CIF和16CIF分别为CIF的4倍和16倍。 1998年IUT-T推出的H.263＋是H.263建议的第2版，它提供了12个新的可协商模式和其他特征，进一步提高了压缩编码性能。如H.263只有5种视频源格式，H.263＋允许使用更多的源格式，图像时钟频率也有多种选择，拓宽应用范围；另一重要的改进是可扩展性，它允许多显示率、多速率及多分辨率，增强了视频信息在易误码、易丢包异构网络环境下的传输。另外，H.263＋对H.263中的不受限运动矢量模式进行了改进，加上12个新增的可选模式，不仅提高了编码性能，而且增强了应用的灵活性。H.263已经基本上取代了H.261。 二、M-JPEG M-JPEG（Motion- Join Photographic Experts Group）技术即运动静止图像（或逐帧）压缩技术，广泛应用于非线性编辑领域可精确到帧编辑和多层图像
AE 编码压缩方案 AVI用的最多 AVI为后缀的视频文件，其采用的压缩算法可能不同，需要相应的解压软件才能识别和回放该AVI文件。各种编码生成的AVI文件的大小和质量是不同的，对系统和硬件要求也不同。 常见的视频编码 1、Cinepak Codec by Radius 它最初发布的时候是用在386的电脑上看小电影，在高数据压缩率下，有很高的播放速度。利用这种压缩方案可以取得较高的压缩比和较快的回放速度，但是它的压缩时间相对较长。 2、Microsoft Video 1 用于对模拟视频进行压缩，是一种有损压缩方案，最高仅达到256色，它的品质就可想而知，一般还是不要使用它来编码AVI。 3、Microsoft RLE 一种8位的编码方式，只能支持到256色。压缩动画或者是计算机合成的图像等具 大面积色块的素材可以使用它来编码，是一种无损压缩方案。 4、Microsoft H.261和H.263 Video Codec 用于视频会议的Codec，其中H.261适用于ISDN、DDN线路，H.263适用于局域网，不过一般机器上这种Codec是用来播放的，不能用于编码。 5、Intel Indeo Video R3.2 所有的Windows版本都能用Indeo video 3.2播放AVI编码。它压缩率比Cinepak大， 但需要回放的计算机要比Cinepak的快。 6、Intel Indeo Video 4和5 常见的有4.5和5.10两种，质量比Cinepak和R3.2要好，可以适应不同带宽的网络，但必须有相应的解码插件才能顺利地将下载作品进行播放(一般在Windows里已经有了)。适用于装了Intel 公司MMX以上CPU的机器(多数奔腾的机器也差不多该进垃圾堆了吧)，回放效果优秀。如果一定要用AVI的话，推荐使用5.10，在效果几乎一样的情况下，它有更快的编码速度和更高的压缩比。 7、Intel IYUV Codec 使用该方法所得图像质量极好，因为此方式是将普通的RGB色彩模式变为更加紧凑的YUV色彩模式。如果你想将AVI压缩成MPEG-1的话，用它得到的效果比较理想，只是它的块头太大了(恐怕你得考虑一下磁盘空间了)。 8、Microsoft MPEG-4 Video codec --------------------------可以编辑的精品文档，你值得拥有，下载后想怎么改就怎么改---------------------------
南京晓庄学院 《JAVA程序设计》 课程设计报告 Java聊天室的设计与实现题 目 姓名：戴佳伟 学号：14552019 班级：14软件工程3班 指导教 王峥 师： 完成时间2016.10.7 成绩： 信息工程学院 2016年6月
目录 1引言.............................. . (3) 1.1 java 聊天室开发背景.................................... (3) 1.1java 聊天室开发的目的和意义........ (3) 1.2完成的主要工作.................... (4) 2 需求分析和总体设计................ (5) 2.1 需求分析与设计思路................ (5) 2.1.1 关键技术说明 .................................... . (5) 2.1.2 需求分析..................... ....................... 6 2.1.3 java 聊天室设计方案与思路 (6) 2.1.4 java 聊天室目录结构说明....... (7) 2.2 java 聊天室功能结构 .................................... (8) 3 详细设计.......................... (10) 3.1 java 聊天室模块实现 .................................... (10) 3.1.1 XX 模块实现.................. ..................... 10 4 java 聊天室运行结果.................................... (13) 5课程设计总结...................... .. (15)
图像压缩编码的方法概述 摘要：在图像压缩的领域，存在各种各样的压缩方法。不同的压缩编码方法在压缩比、压缩速度等方面各不相同。本文从压缩方法分类、压缩原理等方面分析了人工神经网络压缩、正交变换等压缩编码方法的实现与效果。 关键词：图像压缩；编码；方法 图像压缩编码一般可以大致分为三个步骤。输入的原始图像首先需要经过映射变换，之后还需经过量化器以及熵编码器的处理最终成为码流输出。 一、图像压缩方法的分类 1.按照原始信息和压缩解码后的信息的相近程度分为 以下两类：（1）无失真编码又称无损编码。它要求经过编解码处理后恢复出的图像和原图完全一样，编码过程不丢失任何信息。如果对已量化的信号进行编码，必须注意到量化所产生的失真是不可逆的。所以我们这里所说的无失真是对已量化的信号而言的。特点在于信息无失真，但压缩比有限。（2）限失真编码中会损失部分信息，但此种方法以忽略人的视觉不敏感的次要信息的方法来得到高的压缩比。图像的失真怎么度量，至今没有一个很好的评判标准。在由人眼主观判读的情况下，唯有人眼是对图像质量的最有利评判者。
但是人眼视觉机理到现在为止仍为被完全掌握，所以我们很难得到一个和主观评价十分相符的客观标准。目前用的最多的仍是均方误差。这个失真度量标准并不好，之所以广泛应用，是因为方便。 2.按照图像压缩的方法原理可分为以下三类：（1）在图像编码过程中映射变换模块所做的工作是对编码图像进行 预测，之后将预测差输出供量化编码，而在接受端将量化的预测差与预测值相加以恢复原图，则这种编码方法称为预测编码。预测编码中，我们只对新的信息进行编码。并且是利用去除邻近像素之间的相关性和冗余性的方法来达到压缩 的目的。（2）若压缩编码中的映射变换模块用某种形式的正交变换来代替，则我们把这种方式的编码方法称为变换编码。在变换编码中常用的变换方法有很多，我们主要用到的有离散余弦变换（DCT），离散傅立叶变换（DFT）和离散小波变 换（DWT）等。（3）混合编码，LZW算法以及近些年来的一些新的压缩编码方法，最主要的有分形编码算法、小波变换压缩算法、基于模型的压缩算法等。 3.按照压缩对象来分，我们可将图像压缩方法分为静止图像压缩和运动图像压缩。它们所采用的压缩编码标准有所不同，对于静止图像压缩而言，采用的是JPEG、JPEG2000 标准；而对运动的图像进行压缩时，我们则采用的是H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7等。
多媒体技术实验—图像压缩编码 一、实验目的 1.了解有关数字图像压缩的基本概念，了解几种常用的图像压缩编码方式； 2.进一步熟悉JPEG编码与离散余弦变换（DCT）变换的原理及含义； 3.掌握编程实现离散余弦变换（DCT）变换及JPEG编码的方法； 4.对重建图像的质量进行评价。 二、实验原理 1、图像压缩基本概念及原理 图像压缩主要目的是为了节省存储空间，增加传输速度。图像压缩的理想标准是信息丢失最少，压缩比例最大。不损失图像质量的压缩称为无损压缩，无损压缩不可能达到很高的压缩比；损失图像质量的压缩称为有损压缩，高的压缩比是以牺牲图像质量为代价的。压缩的实现方法是对图像重新进行编码，希望用更少的数据表示图像。应用在多媒体中的图像压缩编码方法，从压缩编码算法原理上可以分为以下3类： (1)无损压缩编码种类 哈夫曼（Huffman）编码，算术编码，行程（RLE）编码，Lempel zev编码。(2)有损压缩编码种类 预测编码，DPCM，运动补偿； 频率域方法：正交变换编码(如DCT)，子带编码； 空间域方法：统计分块编码； 模型方法：分形编码，模型基编码； 基于重要性：滤波，子采样，比特分配，向量量化； (3)混合编码 JBIG，H.261，JPEG，MPEG等技术标准。 2、JPEG 压缩编码原理 JPEG是一个应用广泛的静态图像数据压缩标准，其中包含两种压缩算法(DCT 和DPCM)，并考虑了人眼的视觉特性，在量化和无损压缩编码方面综合权衡，达到较大的压缩比(25:1以上)。JPEG既适用于灰度图像也适用于彩色图像。其
中最常用的是基于DCT变换的顺序式模式，又称为基本系统。JPEG 的压缩编码大致分成三个步骤： (1)使用正向离散余弦变换(forward discrete cosine transform，FDCT)把空间域表示的图变换成频率域表示的图。 (2)使用加权函数对DCT系数进行量化，该加权函数使得压缩效果对于人的视觉系统最佳。 (3)使用霍夫曼可变字长编码器对量化系数进行编码。 3、离散余弦变换（DCT）变换原理 离散余弦变换（DCT）是一种实数域变换，其变换核为实数余弦函数，图像处理运用的是二维离散余弦变换，对图像进行DCT，可以使得图像的重要可视信息都集中在DCT的一小部分系数中。二维DCT变换是在一维的基础上再进行一次DCT变换，公式如下： 11 (0.5)(0.5) (,)()()(,)cos cos () N N i j i j F u v c u c v f i j u v N N u c u u ππ == ++ ???? =???? ???? = = ≠ ∑∑ (1) f为原图像，经DCT 变换之后，F为变换矩阵。(0,0) F是直流分量，其他为交流分量。上述公式可表示为矩阵形式： (0.5) (,)()cos T F AfA j A i j c i i N π = + ?? =?? ?? (2) 其中A是变换系数矩阵，为正交阵。 逆DCT 变换： (,)(,) T f i j A F u v A = (3) 这里我们只讨论两个N相等的情况，即图像为方形(行列数相等)，在实际应用中对不是方阵的数据都应先补齐再进行变换的。 4、图象质量评价 保真度准则是压缩后图象质量评价的标准。客观保真度准则：原图象和压缩图象