灰度圖像的JPEG壓縮過程如圖1所示。JPEG對灰度圖像的壓縮過程主要包括:圖像分割、離散余弦變換(DcT)、量化、之字形掃描、對DC系數進行差分脈碼調制(DPCM)、對Ac系數進行遊程—長度編碼(RLE)。
圖像壓縮過程如圖1所示。
JPEG標準的特點是離散余弦變換，可以將8×8圖像的空間表達變換到頻域。二維DCT變換後，第0行和第0列為低頻分量，其余為高頻分量。
3.1 JPEG壓縮模塊的設計
根據壓縮過程，JPEG壓縮可以分為三個模塊:DCT變換模塊、主控模塊和編碼輸出模塊。壓縮模塊的組成如圖3所示:DCT變換模塊:對輸入的像素值進行DCT變換。主控模塊:控制數據的讀寫並發送給DCT變換模塊，對變換後的數據進行量化，量化後進行Z掃描。編碼輸出模塊:對掃描量化後的數據進行編碼輸出。
3壓縮系統的組成與實現
圖像壓縮的過程:首先將圖像分成8×8塊，然後進行二維DCT變換，分離變換後數據的高頻和低頻；然後啟動Z掃描，這是壹個排序過程，可以根據編碼的需要排列高頻和低頻分量；Z掃描後的數據需要量化後才能編碼。量化是減少數據量，達到壓縮目的的重要環節(量化表見表1)。最後，掃描的數據被編碼。低頻分量采用差分脈沖和低頻霍夫曼編碼，高頻分量采用遊程編碼。圖像壓縮系統的結構框圖如圖2所示，由數據流控制模塊、外部存儲器接口模塊、存儲待壓縮數據的ram、JPEG壓縮模塊、壓縮數據接收模塊和數據發送模塊組成。
1)數據流控制模塊:控制數據流的方向。
2)外部存儲器接口模塊:提供SRAM的讀寫控制時序。
3)接收壓縮數據模塊:通過讀寫SRAM控制模塊，接收壓縮模塊發送的數據並存儲在SRAM中。
4)數據發送模塊:生成符合數據傳輸的時序，發送壓縮後的數據。
3.1 JPEG壓縮模塊的設計
根據壓縮過程，JPEG壓縮可以分為三個模塊:DCT變換模塊、主控模塊和編碼輸出模塊。壓縮模塊的組成如圖3所示:DCT變換模塊:對輸入的像素值進行DCT變換。主控模塊:控制數據的讀寫並發送給DCT變換模塊，對變換後的數據進行量化，量化後進行Z掃描。編碼輸出模塊:對掃描量化後的數據進行編碼輸出。
3.2編碼模塊的實現細節
下面的例子分別介紹了DC分量和交流分量的不同編碼規則。
假設DC值為l5，其霍夫曼碼字由AB兩部分組成，其中A為其長度的霍夫曼編碼，B為其值的幅度。首先，通過查找表，其絕對值的範圍是4，即其值可以用壹個四位二進制數來表示；然後用找到的4在DC霍夫曼碼表中找到對應的霍夫曼編碼，其對應的霍夫曼編碼是壹個三位二進制數101，所以這個DC系統的編碼就是其值的長度加上其幅度對應的霍夫曼編碼。對於a 15，振幅為0000(最高位為符號位，0為負，1為正)。計算振幅的過程:長度為4的範圍內，即從l5到15，有16個值。表示為0001，0010，0011，0100，0101，0165438。1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111。負數的幅度是其絕對值的4位二進制表示，等於補碼減1，0000，001，0010，0011，01065438。0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111。所以DC值為15的代碼是1010000。與DC系數相比，AC系數具有零遊程編碼。零遊程編碼的步驟:按照掃描後的順序逐個檢測AC系數，用變量記錄零系數的個數。遇到非零系數時，先觀察它和前壹個非零系數之間有多少個零系數。如果超過16，將前16個零單獨編碼，在霍夫曼碼表中用單獨的ZRL碼編碼，然後觀察剩余零的個數是否超過16。如果大於16，則剩余的零和非零交流系統的個數作為參數，對對應的霍夫曼碼表進行編碼。