比特平面编码用于图像压缩的程序设计

……………………　……………………………………　．　实用第一／　智慧密集　……　…　…　…　…　…　…　一　…　…………＿　。毫　∞　摘　要　介绍了把比特平面编码用于图像压缩，　并编写了具体程序实现读取图片、生成压缩　文件、解压缩、重建图像等功能。　关键词　无损压缩，比特平面编码，嵌入特性，　格雷码，图像压缩　块，以及０和１混合的块。统计表明，前两种结构的块最常出　一、概述　人类所获取的外界知识中约有８０％以上的信息来自于视　现。一种编码做法是比较全０块和全１块出现的概率，对出现　概率高的分配比特码字０，对另一个分配比特码字１１，对混合　块分配１０作前缀码，其后跟ｐｑ比特，表示该块的具体图案。　若以Ｐ（０）表示全０块出现的概率，以Ｐ（１）表示全１块出现的　概率，则混合块出现的概率为１一ｐ（Ｏ）一Ｐ（１），这个编码方案　的压缩比为：　————————————————觉，很多情况下图像所承载的信息比任何其他形式的信息都更　真切，更丰富，获取也更便捷。一幅实用的数字图像的数据量　是巨大的，这给图像的传输和存储带来相当大的困难。在保证　一定的图像质量和满足任务要求条件下，减少原始图像数据量　在无损压缩算法中，一种有效地减少像素间冗余的技术就　的处理过程也就是图像压缩是非常关键的一个步骤。　＿ｆ　一一一——　，’、　ｐ（Ｏ）＋２ｐ（１）＋（２　ｐｑ）（１－ｐ（Ｏ）－ｐ（１））　图像相邻的灰度值具有很强的相关性，所以高比特位具有　大量的全０块和全ｌ块。相邻像素间的较小差别主要体现在低比　特位上，混合块出现的概率较高，对编码效率有一定的影响。　是单独处理图像的位平面，这种技术被称为位平面编码。它是　以将一幅多级图像分解为一系列二值图像并对每幅二值图像进　行压缩的原理为基础的。该算法应用也比较广泛，在　但是，有时像素值的一个微小改变会对比特平面的复杂程　度造成重大影响。当像素值１２７（０１１１１１１１）与１２８（１０００００００）　相邻，全部８个比特平面都会出现从０到１的转变，从而在所　有比特平面都破坏了全０块或全ｌ块的出现，降低了编码效　率。为了解决这一问题，我们引进格雷码，其突出特点为代表　相邻两个数值的码字只有１位发生转变。比如１２７，１２８的格　雷码分别为１１００００００，０１００００００，只有第七比特平面含有从０　到１的转变，增大了全０块全１块出现的概率，有利于编码效　率的提高。　下面，通过一个“图像比特平面编码程序”的具体实例讨　ＪＰＥＧ２０００中，把量化后的系数组织成二进制位平面，从最高　有效位平面开始，依次对每个位平面上的小波系数位进行编　码。该编码算法的输出是按数据对重建图像质量的重要性排列　的，因此可以按一定的压缩比在任意时刻截断输出码流，而获　得当时条件下可能获得的最好质量，具有良好的灵活性和可分　级性，这就是所说的嵌入特性，可用于渐进图像传输。本文以　灰度图像为例利用这种算法进行程序设计。　二、算法简介　灰度图像的每个像素值为８比特，可以表示为以２为基底　的多项式，即：　ｂ　２７＋ｂｅ　｝＋ｂ５２５＋ｂ４￣＋ｂ。２３＋ｂ２２％ｂ，２＇＋ｂｏ２￣　（１）　论如何利用ＶＣ＋＋实现图像读取、比特平面编码、生成压缩　文件、解码和重建图像的功能。具体开发环境：ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ，　ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０。　基于这一陛质，将多值图像分解为一个二值图像序列的简　单方法是将式（１）中多项式８个系数分成８个一比特的平面。　三、程序分析　打开图像，将灰度值存人图像数组，并显示（本文中代码　省略）。　因此，一幅灰度图像可以如此变换成８幅二值图像，每幅二值　图像成为一个比特平面。第ｉ个比特平面由所有像素的第ｉ个　比特组成（ｉ＝０，１，…７）。由多值图像分解成一组比特平面，　这种变换是可逆的，即由这组比特平面可以完全重建原始的多　值图像。　　．将图像各个像素灰度值转换为格雷码，并存人代表８个比　特平面的数组。　相应于（１）中的多项式，８比特的格雷码可由下式得到。　每一比特平面可以分成若干个Ｐ　ｑ个像素大小的块。比　特平面经过划分，出现三种不同结构的块，即全０块，全１　ｇ三＿－ｂ　④ｂｔｂ　￣　ｌ　７＝７　Ｊ　（３　２００８．哀鸸６：≯，　黾墨鞭程与维　ｉ《；　维普资讯 http://www.cqvip.com

……　踟隅ＰＨＩＣＳ　ＰＲＯＧＲ＾啊………………………………………　………　………………………………………　ｅｌｓｅ　ｆｏｒ（ｉ＝０　ｉ＜Ｉｘ￥ｌｙ：ｉ＋＋）　（　／／ｉｐ中存储各像素反度值　ａ；　ｎｔ＼ｉｐ［ｉ］　ｂ　ａ／２：　－　｜　｜　、｜　ｏｎｅ　、。瀛　｜　｜　。　／／当前像素对应的格雷码　ＧｒａｙＣｏｄｅ＝　　－＋　。　０／／把格雷码存入８个比特平面对应的数组　ｆｏｒ《ｊ＝０　＜８：ｊ＋＋）　（　｜Ｉ≤　。　ｌ｜｜｜ｌｌｌ　｜｜　ｎｅ＞ｚ色【Ｑ＼　ｅ　ｎ１　ｅｌｓｅ　ｒｅｔｕｒｎ　Ｉ．ｐＩｊ】【ｉ】＝ＧｒａｙＣｏｄｅ％２：　｜ＧｒａｙＣｏｄｅ／＝２　全１块，如果出现概率高，分配１比特码字０；如果出现概率　．　．　对各个比特平面进行扫描，取ｐ＝ｑ＝４，各比特平面中　ｐ　ｑ小块如果为全０块，开头一位放２，如果为全１块，开头　一位放３，而混合块开头一位是０或１，编码时可以相区别。　同时统计全０块和全１块出现的次数，返回０或１，编码时可　以区别处理。下面为进行扫描的函数：　｝ｎｔｓｃａｎ《）　ｉｎｔｚｅｒｏ　ｏｎｅ　、　ｚ，ｋ　ｂｉｎａｒｙ　ｓｉｇｎ；　－ｚｅｒｏ：ｏｎｅ＝０：　。　ｆｏｒ（ｉ＝０　ｉ＜《ｌｙ／ｐ）．ｉ＋＋）　≮Ｃ一Ｆ　ｉｌｅ每＼＼ｔｅｌｓＩｔ　Ｃ￣　ｄａ　ｔ＂，　Ｆｉｌｅ：：ｄ　ｍｏ　ｄ　ｅ　Ｃ｜ｒｅａｔ　ｅ　　Ｉ＝Ｃ．ＩＦ｜ｉｌｅ　：Ｍｖ　Ｆｊｌｅ１（　Ｄ：　：　ｍｏｄｅＷ　ｒｉｔ　ｅ）：　＿ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜《ｌ×／ｑ）：ｊ＋＋）　｛　．　ｎｃＱｄｅ＝ｎＮ；Ｑｌ　’　／／编码从高位比特平面到低位比特平面　●　ｆｏ￣（ｉｌ；１１　ｉｌ＞；Ｑ　ｌ、一一、　ｆｏｒＩ、＝Ｑ　ｉ≮　ｌｙ／ｐ１　ｉ＋＋、｜　ｂｉｎａｒｙ＝ｌｉｐ［１】【ｉ　Ｐ　Ｉｘ＋ｊ　ｑ】：ｓｉｇｎ＝Ｏ：　ＩｌｌｌＪ断是否为混合块，一旦有不相等的数值，跳出循环　ｆｏｒ《Ｚ＝Ｏ：Ｚ＜ｐ　Ｚ＋＋）　（　ｆｏｒ《ｋ＝Ｏ　ｋ＜ｑ：ｋ＋＋）　ｆｏ　；　＼＜　Ｉｘ／ｑ　＼＋十、　ｉｆ《ｂｉｎａｒｙ！：ｌｉｐ【ｌ】【《　Ｐ＋ｚ）　Ｉｘ＋《ｊ　ｑ＋ｋ）１）　｛　ｓｉｇｎ＝１＝ｂｒｅａｋ；　）　）　ｂｉ＝ｉ　ｉ１、、　ｐ＊Ｉｘ＋＼　。　／／该块为全０或全１块且出现的概率高，分配　比特码字０　Ｉｆ《《《ｂｉ：＝２）＆＆《Ｇ【ｉｌ】Ｉ＝：０１）ｌ　ＩＩ《《∞　＝＝３）＆＆（ｃ　ｉｆ（ｓｉｇｎ＝＝１）ｂｒｅａｋ；　）　／／是全０块或全１块　Ｉｆ《《ｚ＝＝Ｐ）＆＆《ｋ＝＝ｑ））・　’　ＭｙＦｌｉｅ　．　ｒｉｔｅ　ｖｏｉｄ＊）　＆ｎＣｏｄｅ）　４、ｔ　ｉｆ《ｂｉｎａｒｙ＝：Ｏ）　ｎ　《《　＾　。　ｚｅｒｏ＋＋：／／０计数力口１　．　ｉｉｐ［…　Ｐ＊Ｉｘ＋　ｑ】＝２：／／全０块标志　　。｜Ｉ，／｜／　　１该特鬻０块码为字全或　　１　　１全块　且出现拣的　概率低，分　－配　。２比｜　０　Ｉ－Ｉ　维普资讯 http://www.cqvip.com

…………………………　…………………　……………　实用第＿　智慧密集　…　…　…　ｅｌｓｅ｜ｆ（（《ｂｉ＝＝２）＆＆《ｃ【ｉｌ】＝＝１））ｌ　ｌ（《ｂｉ＝＝３）　＆＆（Ｃ【ｉｌ】　＝０）））　ｆｏｒ（Ｉ：０：ｌ＜２：ｌ＋４－）　｛　ｎＣｏｄｅ＋＝１：　Ⅵ／－、　、，／、　．　Ⅵ，　１　ＭｙＦｉｌｅ１．ｃ、ｌｏｓｅｌ、　由压缩文件解码，重建图像。解码为编码的逆过程，实现　的核心代码如下：　ＣＦｉｌｅＭｙＦｉｌｅ２《　Ｄ：＼＼ｔｅｓｔ　ｄａｔ　ＣＦｉｌｅ：：ｍｏｄｅＲｅａｄ）：　Ｗｈｉｌｅ（１）　（　ＭｙＦｉｌｅ１．Ｗｒｉｔｅ《《ｖｏｉｄ　）（＆ｎＣｏｄｅ），４）：　＋　ＭｙＦｉｌｅ２．Ｒｅａｄ《（ｖｏｉｄ　）《＆ｎＣｏｄｅ１），４）　ｎ１三３１：　ｎＮ＋＋：　＿ｆ《ｎＮ＝＝３２）　ｆ　ｎＮ＝Ｏ：　ｎＣｏｄｅ＝０：　）　ｅｌｓｅ　／／把编码拆入数组　一　ｗｈｌｉｅ《ｎ１＞＝Ｏ）　（　ｎＣｏｄｅ＜＜；１：　）　）　ｓｔ【ｎ１一一】＝ｎＣｏｄｅ１％２：ｎＣｏｄｅｌ／＝２：　）　ｆ６　ｉ＝Ｏ　ｌ＜３２；ｉ　＋）　１　．　ｉｆ《ｒｅａｄＩ＝＝１）　（　／／混合块先写入前缀码１０，再写入该块具体图案　ｅｌｓｅ　（　／／写入１０　ｆｏｒ《Ｉ＝Ｏ：Ｉ＜２：Ｉ＋＋）　（　ｎＣｏｄｅ＋＝《１一１）：ｎＮ＋＋：　ｉｆ（ｎＮ＝＝３２）　ｏｏｐ【ｎｕｍ】【ｎ＋＋】＝ｓｔ【ｉ　．ｆ（ｎ＝＝Ｐ　ｑ）　　‘（　ｎ＝０：ｎｕｍ＋＋：ｒｅａｄ＝Ｏ：　ｔ　ｉｆ（ｎｕｍ＝＝《《Ｉｘ／ｑ）｝《ｌｙ／ｐ）））　（　（　ＭｙＦｉｌｅ１．Ｗｒｉｔｅ《《ｖｏｉｄ￥）《＆ｎＣｏｄｅ），４）　ｎＮ＝Ｏ：ｎＣｏｄｅ＝Ｏ：　）　ｅｌｓｅ　ｔｒａｎｓ（）：／／一个比特平面解码完成，存入数组相应位置　－ｆ（ｎｕ＝＝一　（　ｓｉｇ＝　ｂｒｅａｋ；　ｎＣｏｄｅ＜＜＝１：　）　）　ｅｌｓｅ　／／写入该块具体图案　ｆｏｒ《Ｚ＝Ｏ：Ｚ＜ｐ：Ｚ＋＋）　（　ｆｏｒ《ｋ＝Ｏ：ｋ＜ｑ；ｋ＋＋）　ｆ　‘　ｎｕｍ＝Ｏ：Ｓ１＝ｃ【ｎｕ　ｓ２＝１一ｓｌ：　）　｝　】　ｎＣｏｄｅ＋＝ｉｉｐ【ｉｌ】【《ｉ　Ｐ＋ｚ）　Ｉｘ＋ｊ　ｑ　４－ｋ】：　ｎＮ＋＋：　）　ｅｌｓｅｉｆ《ｃｏｎ＝＝１）　Ｉｆ（ｎＮ＝＝３２）　（　（　ｉｆ（ｓｔ…＝＝１）　ＭｙＦｉｌｅ１．Ｗｒｉｔｅ（（ｖｏｉｄ　）《＆ｎＣｏｄｅ），４）　（　ｏｏｐ［ｎｕｍ＋＋】【０】；ｓ２＋２；　ｊｆ（ｎｕｍ＝＝（《ｌＸ／ｑ）　（１ｙ／ｐ）））　—　ｎＮ＝０：ｎＣｏｄｅ＝Ｏ：　）　ｅｌｓｅ　ｎＣｏｄｅ＜＜＝１：　ｔｒａｎｓ（）；　）／／ｋ　）／／ｚ　＼？　ｅｌＳｅ　／／一个比特平面解码完成，存入数组相应位置　ｉｆ（ｎ　＝＝一１）　（　¨６　电　与　维普资讯 http://www.cqvip.com

……　ＧＲＡＰＨＩＣＳ　ＰＲＯＧ脯啊………………………………　………………………………………　………………～　ｓｉｇ＝１＝ｂｒｅａｋ；　、　ｅｌｓｅ　ｎｕｍ＝０；ｓｌ＝ｃ、ｎｕ、　ｓ２＝１一ｓｌ　ｅｌｓｅ｜　｜ｊ｜　ｊ　｜｜１　ｌ　ｃｏｎ＝０：　｜？　｜　强　≤　｜　｝　、／／ｉ　ｉｆ（ｓｉｇ；；１、ｂｒｅａｋ；　｝　ＭｙＦｉＩｅ２　Ｃｌｏｓｅ（）：　以下为解码过程中用到的一个转换函数，作用为把各个比　特平面的数组全０块，全１块全部填入０或１，混合块填入具　体图案。　怕ｎｓ　ｊ＞．ｏｉｉ　＿、｜｜　｛　ｉｎｔｄ１，ｄ２，ｉ，　ｚ　ｆＯｒ（ｉ＝Ｏｌｌｉ＜（１ｙ／Ｐ）：ｉ＋＋）　、ｏｐ　ｌ　ｌ　ｉ］＿ｎ＼　｜　ｆｏＩ　＼＝ｇ　、‘　奴　ｑ、　、＋＋、　维普资讯 http://www.cqvip.com

…～　………　……”　……　…　…一………　…　………　实用第一　智慧密集　、　…　……　…　…　…　…　…　…　…　…　……　四、结语　对２５６　２５６像素（６４ＫＢ）的几幅灰度图像进行测试，结果　如下。　ｓｕｎ　ｔｒｅｅ　ｂ￣ｂｏｏｎ　Ｉｅｎａ　ｃ破　图所示。　懈鹳前匿静　解码后匿静　３４．８ｌ（　５３．４Ｋ　６１．Ｉ４Ｉ（　５０．　５２．３Ｋ　对５１２　５１２像素（２５６ＫＢ）的几幅灰度图像进行测试，结　果如下。　ｇｏｌｄｈ…　２０７ｌ（　Ｉ　ｅｎ§　１８９Ｉ（　ｂａｒｂａｒａ　２１　２ｌ（　ｂｏａｔ　２０８Ｉ（　ｂ￣ｂｏｏｎ　２４３Ｉ（　解码前后的图像对比图　对于上述结果可以进一步处理。如果～一个编码块中比特数　值大部分为０，只有很少的ｌ，利用人的视觉心理特性，可将　该块视为全０块处理。此时视觉上可能感觉不到明显的失真而　予以接受。反之也町将ｌ很多而０很少的块视为全ｌ块处理。　这种利用视觉心理特性的编码，尤其在低位的比特平面上使　用，不会引起明显的可察觉失真（因其产生的客观失真量　参考文献　ｌ冈萨雷斯．数字图像处理．北京：电子工业出版社，２００４．　２张春田，苏育挺，张静．数字图像压缩编码．北京：清华大　学出版社，２００６．　（收稿日期：２００８年３月１日）　小），可收到较好效果。上述处理使全０块全ｌ块出现的概率　ｐ（Ｏ）Ｐ（１）上升，从而提高压缩效率。解码前后的图像对比如下　（上接第５７页）　ｒｅｔｕｒｎ　ｄｓ；　序中，包含ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ．ｈ然后生成相关的对象，就可以对远程　的ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ进行调用了。简要步骤如下：在客户端工程文件　中右击引用，点添加Ｗｅｂ引用，输入ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ地址，如：　ｈｔｔｐ：／／ｌ０ｃａｌｈ０ｓｔ／ｒｅｍｏｔｅ／ｒｅｍｏｓｅｒｖｉｃｅ．ａｓｍｘ，只要保证输入的　｝　［ＷｅｂＭｅｔｈｏｄ（ＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＩ＝　Ｗｅｂ服务提供的方法，　将客户端的上传的添加数据保存在服务器上　ｙ】　ｐｕｂｌｉｃ　ＤａｔａＳｅｔ　ｉｎｓｅｒｔＤａｔａＴｏＳｅｒｖｅｒ（ＤａｔａＳｅｔ　ｄｓ）　ＤａｔａＯ　Ｄｅｒａｔｉｏｎ　ｄｐ＝ｎｅｗ　ＤａｔａＯｐｅｒａｔｉｏｎ（）：　ＤａｔａＳｅｔ　ｒｅｔｕｒｎＤｓ＝ｎｅｗ　ＤａｔａＳｅｔ（）：　ｓｔｒｉｎｇ　ｔａｂｌｅＮａｍｅ＝　：　ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ存在，然后弓Ｉ用即可。需要注意的是Ｗｅｂ引用名将　作为加入的Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ的名字空间．比如Ｗｅｂ引用名输入了：　Ｔｒｅｍｏｔｅ，服务的实例化将是这样：Ｔｒｅｍｏｔｅ．ｒｅｍｏｓｅｒｖｉｃｅ　ｓｅｒｖｉｃｅＡ＝　ｎｅｗＴｒｅｍｏｔｅ．ｒｅｍｏｓｅｒｖｉｃｅ（）；（ｒｅｍｏｓｅｒｖｉｅｅ是服务的类名），在这　里不做具体阐述了。　ｉｎｔｔａｂｌｅＣｏｕｎｔ＝ｄｓ．Ｔａｂｌｅｓ．ＣｏＵｎｔ：　ｆｏ　ｒ　（ｉｎｔｉ＝Ｏ：ｉ＜ｔａｂｌｅＣｏｕｎｔ；ｉ＋＋）ｆ　ｔａｂｌｅＮａｍｅ＝ｄｓ．Ｔａｂｌｅｓ　Ｉｉ】－ＴａｂｌｅＮａｍｅ；　ｒｅｔｕｒｎＤｓ．Ｔａｂｌｅｓ　Ａｄｄ（ｄｐ．ｉｎｓｅｒｔＤａｔａ　五、结语　Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ以其独特的特点，在数据传输与通信等方面，　发挥了巨大的作用，通过本文对申报系统的实现阐述，希望能　够对广大读者对Ｗｅｂｓｅｒｖｉｃｅ的理解能够有所帮助。　《ｔａｂｌｅＮａｍｅ，ｄｓ．Ｔａｂｌｅｓ…））：　’　ｒｅｔｕｒｎ　ｒｅｔｕｒｎＤｓ；　｝　、　参考文献　２．ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的使用　１孙永强，杨丽坤．ＶｉｓｕａｌＣ≠｝．ＮＥＴ中文版Ｗｅｂ服务开发基础　．Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ．Ｎｅｔ内建提供了对ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的调用。在　清华大学出版社，２００２年８月．　ＶＣ．ＮＥＴ中，调用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ只需要简单的几个步骤即可。只　要找到ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ的发布地址，将地址引入到ＶＣ工程中。这　２刘晓华．ＮＥＴＷｅｂ服务开发指南．电子工业出版社，２００２年　ｌ０月．　　‘时，编译器会预先编译一次，自动生成和ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ相关的头　文件（也可以叫Ｗｅｂ代理文件）ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ．ｈ。在客户端程　（收稿日期：２００８年１月１６日）　＇一一，电脑娲程６２２００８￣　６与｜．Ｅ　《