它的反离散余弦变换为:
其中函数 (4-6)
4.1.4 离散余弦变换的特点
二文离散余弦变换目前最常使用的有损数字图像压缩系统-PJEG系统的核心。如图4.1所示,PJEG系统首先将要压缩的图像转换为YCbCr颜色空间,并把整个图像的每个颜色通道(Y、Cb、Cr)平面分成8x8的像素块。然后,对所有的块进行DCT。在量化阶段,对所有的DCT系数除以一些预定义的量化值(见表一),并取整倒最近的整数(根据压缩前预先设定的压缩质量因子,量化值进行相应改变)。由于大多数图像的高频分量较小,相应于图像高频成分的系数经常为零,加上人眼对高频成分的失真不太敏感,所以可用更粗的量化。这样处理的目的是调整图像中不同频谱成分的影响,尤其是减小了最高频的DCT系数,它们主要是噪声并且不含有图像的细节。最终获得的DCT系数通过编码器进行压缩[7]。
图4.1 JPEG图像压缩算法的流程
表4.1 在JPEG压缩方案中使用的量化值(亮度成分)
(u,v) 0 1 2 3 4 5 6 7
0 16 11 10 16 24 40 51 61
1 12 12 14 19 26 58 60 55
2 14 13 16 24 40 57 69 56
3 14 17 22 29 51 87 80 62
4 18 22 37 56 68 109 103 77
5 24 35 55 64 81 104 113 92
6 49 64 78 87 103 121 120 101
7 72 92 95 98 112 100 103 99
在基于DCT的变换编码中,图像是先经过分块(8xs或16X16)后再经过DCT,这种变换是局部的,只反映了图像某一部分的信息。当然也可以对整幅图像进行DCT变换,这样变换后的系数矩阵就体现了整幅图像的特点,但是运算速度比分块DCT要慢。图像经过DCT后,得到的DCT图像有三个特点:
一是系数值全部集中到O值附近(从直方图统计的意义上),动态范围很小,这说明用较少的量化比特数即可表示DCT系数;
二是DCT变换后图像能量集中在图像的低频部分,即DCT图像中不为零的系数大部分集中在一起(左上角),因此编码效率很高;
三是没有保留原图像块的精细结构,从中反映不了原图像块的边缘、轮廓
等信息,这一特点是由DCT缺乏时域局域性造成的。
4.2 DCT的MATLABA实现
MATLAB提供了两种实现离散余弦变换的方法,即两种函数。第一种方法是使用函数dct2,该函数使用一个基于FFT的快速算法来提高当输入较大的输入矩阵式的计算速度。dct2函数的调用格式如下:
B=dct2(A,[M,N])或B=dct2(A,M,N)
其中,A表示要转换的图像,M和N是可选参数,表示填充后的图像矩阵大小。B表示变换后得到的图像矩阵。
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