图像压缩实验指导书

数字图像处理上机实验指导书童立靖北方工业大学计算机学院[e-mail]北方工业大学2020-1-3第2页/共9页实验四图像压缩一、实验目的、要求与环境1.1目的：通过实验，了解数字图象压缩的一般方法，掌握图像压缩的编程方法，了解图象压缩效果的评价方法。1.2要求：对自选的图象进行离散余弦变换，将其进行图象压缩处理，自行设计量化矩阵，与编码方法，并计算压缩比，提交实验报告。进度较快的同学，可以设计三种不同的量化矩阵或编码方法，完成三种不同程度的压缩，对比解压缩后的图像质量，并进行分析。（给分较高）1.3环境：WindowsXP操作系统MicrosoftVisualC++6.0(SP6)自带8位灰度图像文件：lena-gray.bmp：北方工业大学2020-1-3第3页/共9页二、实验步骤1.准备相关图像文件。2．在XP操作系统上，打开MicrosoftVisualC++6.0(SP6)，编写相关程序，完成对离散余弦变换系数的量化矩阵设计与编码方法。4．对程序进行相关调试，修改程序，去除其中的BUG。5.利用自己准备的图像的文件，和编写的程序，将给定的图象进行压缩处理。6．截屏，保留实验结果。7.计算压缩比,进行实验结果分析。8.撰写并提交实验报告。三、注意事项1.实验任务：Windows下完成图像压缩的程序编写。2.去多模式教学网上下载程序框架：DCT-Quantify8-Frame.rar。3.图像高度、宽度须是8的倍数。BMP格式，8位灰度图像。4.对于一幅彩色图像，可以在photoshop中，图像=》模式=》灰度=》扔掉文件=》存储为=》保存=》选择8位深度=》确定。5.实验完成时间：先在课下完成程序编写，然后课上完成验机。第15周的周一、第15周的周五，二次实验课。6.请记录实验报告中相应的贴图：可以用屏幕拷贝，然后再用Photoshop中的工具中修剪一下。7.请每位同学用自己的图像文件进行实验：若2位同学使用的图像文件一样，两位均依抄袭计0分。北方工业大学2020-1-3第4页/共9页8.请每位同学自己编写程序：若2位同学编写的程序发现抄袭，两位均计0分。9.来后请签到。10.做完后请验机：验机在课内完成，由于同学较多，请大家尽可能提前验机，以免最后大家等待的时间较长。11.课后完成实验报告。12.实验报告：若发现2位同学的实验报告抄袭，两位均计0分。13.实验报告模板：去多模式教学网上下载《42实验报告模板-图像压缩20150128.doc》，然后填入自己的上机相关内容14.实验报告，每位同学在第16周周一，由课代表按学号排序上交，逾期不收（因为一周内课程成绩必须要上报到教务处）。四、框架程序1.量化表为：doubleQuantTbl[8][8]={//012345670,0,0,0,0,0,0,0,//70,0,0,0,0,0,0,0,//60,0,0,0,0,0,0,0,//50,0,0,0,0,0,0,0,//41,1,1,1,0,0,0,0,//31,1,1,1,0,0,0,0,//21,1,1,1,0,0,0,0,//12,1,1,1,0,0,0,0//0};实验时请根据需要修改量化表。2.请补充下列程序：目标是：BOOLCBMPEdit::DCTQuantify()把double*pFuvArray（height*width）中的DCT系数（已完成8*8的DCT北方工业大学2020-1-3第5页/共9页变换），按照量化表doubleQuantTbl[8][8]进行量化，到__int8*pQuantResult（height*width）;BOOLCBMPEdit::DCTWrite()把量化后的系数__int8*pQuantResult（height*width）有选择的存入文件，使用CFileBOOLCBMPEdit::IDCTRead()在DCT反变换时，把文件读入内存中的__int8*pQuantResult（height*width），使用CFile，注意数据位置的控制。BOOLCBMPEdit::IDCTQuantify()把内存中的__int8*pQuantResult（height*width）进行反量化，存入double*pFuvArray（height*width）3.可以分3步完成：1.把double*pFuvArray（height*width）中的DCT系数存入磁盘文件，再把文件读入内存中double*pFuvArray（height*width）。验证程序正确性。2.修改量化表数值为非0，进行量化与反量化的过程。3.修改量化表数值为部分为0，存储时舍弃量化表中为0位置的频谱数据，进行压缩编码存储。4.CFile文件类的使用：向文件写入数据示例：CFileQuantFile(quantify.txt,CFile::modeCreate|CFile::modeReadWrite);QuantFile.Write(pQuantResult,n);QuantFile.Close();从文件读取数据示例：CFileQuantFile(quantify.txt,CFile::modeReadWrite);QuantFile.Read(pQuantResult,n);QuantFile.Close();sprintf(oneline,%d,%d,%10d,%10lf,%10lf\r\n,u,v,p,r,Q);北方工业大学2020-1-3第6页/共9页5.各编写函数的功能BOOLCBMPEdit::DCTQuantify(){intheight=m_BmpInfo.bmiHeader.biHeight;intwidth=m_BmpInfo.bmiHeader.biWidth;pQuantResult=new__int8[height*width];//addyourcodehere//对DCT系数进行量化//对DCT的系数pFuvArray[]进行量化//即对pFuvArray[]中的数据除以量化表QuantTbl[][]，//需要考虑量化表8*8的位置对应，以及量化表中为0数据的量化处理//量化结果放入量化结果缓冲区pQuantResult[]returnTRUE;}BOOLCBMPEdit::DCTWrite(){//addyourcodehere//把量化后的系数写入文件。//可有所选择//把量化后的数据pQuantResult[]写入文件//对于量化表QuantTbl[][]中为0的数据的对应位置，无需存储。//向文件写入数据示例：//CFileQuantFile(quantify.txt,CFile::modeCreate|CFile::modeReadWrite);//QuantFile.Write(pQuantResult,n);//QuantFile.Close();returnTRUE;}BOOLCBMPEdit::IDCTRead(){//addyourcodehere//把写入系数的文件读入内存//把文件中的数据读入量化结果缓冲区pQuantResult[]北方工业大学2020-1-3第7页/共9页//对于量化表QuantTbl[][]中为0数据所对应的位置，补入0。//从文件读取数据示例：//CFileQuantFile(quantify.txt,CFile::modeReadWrite);//QuantFile.Read(pQuantResult,n);//QuantFile.Close();returnTRUE;}BOOLCBMPEdit::IDCTQuantify(){//addyourcodehere//对量化后的系数进行反量化处理//对文件读入的数据pQuantResult[]进行反量化//即对pQuantResult[]中的数据乘以量化表QuantTbl[][]//需要考虑量化表8*8的位置对应。//反量化结果放入pFuvArray[]中returnTRUE;}可根据需要自行调整设计。6.关键数据结构的说明*pImageData：图像原始数据缓冲区指针。*pData：图像显示缓冲区指针。*pDCTResultD：图像DCT变换后用于显示的数据缓冲区指针。*pIDCTResult：对DCT变换结果进行IDCT变换的结果数据缓冲区指针。HGLOBALm_hgImageData;//图像数据句柄HGLOBALm_DCTResultD;//DCT变换结果显示缓冲区句柄HGLOBALm_IDCTResult;//IDCT反变换结果缓冲区句柄HGLOBALm_Error;//IDCT反变换结果-原图句柄double*pFuvArray;//DCT变换结果缓冲区double*pImage8;//8*8变换图像缓冲区double*pFuv8;//8*8变换频谱缓冲区北方工业大学2020-1-3第8页/共9页__int8*pQuantResult;//DCT量化结果7.菜单DCT变换的接口voidCMy02testView::OnDCTTransform(){//TODO:AddyourcommandhandlercodehereCMy02testDoc*pDoc=GetDocument();pDoc-m_BMP.DCTTransform();pDoc-m_BMP.DCTQuantify();pDoc-m_BMP.DCTWrite();pDoc-m_BMP.PlayBmpDCT(m_pMemDC,CPoint(0,0));Invalidate(FALSE);}8.菜单DCT反变换的接口voidCMy02testView::OnIDCTTransform(){//TODO:AddyourcommandhandlercodehereCMy02testDoc*pDoc=GetDocument();pDoc-m_BMP.IDCTRead();pDoc-m_BMP.IDCTQuantify();pDoc-m_BMP.IDCTTransform();pDoc-m_BMP.PlayBmpIDCT(m_pMemDC,CPoint(0,0));Invalidate(FALSE);}9.菜单残差的接口voidCMy02testView::OnError(){//TODO:AddyourcommandhandlercodehereCMy02testDoc*pDoc=GetDocument();pDoc-m_BMP.Error();pDoc-m_BMP.PlayBmpError(m_pMemDC,CPoint(0,0));北方工业大学2020-1-3第9页/共9页Invalidate(FALSE);}10.相关函数说明主要功能函数：BOOLCBMPEdit::LoadBmpFile(constCString&sBmpFileName)主要功能：读入BMP文件。在此函数中，读入原来图像的数据，并把图像原始数据存入数据缓冲区。主要功能函数：BOOLCBMPEdit::PlayBmp(CDC*pDC,constCPoint&StartPoint)主要功能：把图像数据写入CDC，供显示用。在此函数中，把读入的原始图像数据区里的数据写到pDC-GetSafeHdc()，即CDC里。主要功能函数：BOOLCBMPEdit::DCTTransform()主要功能：DCT变换。在此函数中，取出图像数据缓冲区的数据，并对其进行DCT变换。主要功能函数：BOOLCBMPEdit::IDCTTransform()主要功能：IDCT变换。在此函数中，取出图像DCT变换结果缓冲区的数据，并对其进行IDCT变换。主要功能函数：BOOLCBMPEdit::PlayBmpDCT(CDC*pDC,constCPoint&StartPoint)主要功能：把图像数据写入CDC，供显示用。在此函数中，把图像DCT变换结果数据区里的数据写到pDC-GetSafeHdc()