图像文件格式转换技术研究与实现
现代信息技术地飞速发展，计算机网络技术日益普及和完善，人类开始进入信息化时代。用现代手段研究图像处理技术，使人们能够更加有效地产生，传输，存储，获取和应用图像信息。目前，图像处理技术及其应用成为了信息社会中不可或缺的一部分。图像处理技术是指利用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术。它一般包括压缩，增强和复原，描述、匹配和识别。本课题主要涉及了图像识别和压缩。在分析了JPEG图像和BMP图像格式的基础上，主要完成BMP到JPEG的格式转换和24位真彩色位图到8位灰度位图的转换。BMP图像到JPEG的转换中用了混合编码算法来完成设计，主要采用了分块预处理、离散余弦变换（DCT）、量化以及霍夫曼（Huffman）熵编码四个步骤；24位真彩色位图到8位灰度位图的转换，主要是利用了颜色的位映射的核心操作，以及利用了图像的灰度化处理。二者都是利用Visual Studio 2010来实现功能的，都在保障图像质量基本不变的前提下，实现了较高的压缩比。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题简介 1
1.2.1 课题研究背景与发展现状 1
1.2.2 课题研究的主要目的 2
1.2.3 课题的主要内容 3
1.3 软件平台 3
1.3.1 VS2010、Qt软件平台介绍 3
1.3.2 Qt软件平台优势 3
1.3.3图像处理相关函数 4
1.4 本章小结 4
第2章 图像基本相关理论知识 5
2.1 BMP文件格式 5
2.2 JPEG文件格式 8
2.3 JPEG图像压缩编码 9
2.4本章小结 11
第3章 图像格式转换理论分析 12
3.1 BMP到JPEG图像格式转换 12
3.1.1分块预处理 15
3.1.2离散余弦变换（Discrete Consine Transform,DCT） 15
3.1.3量化. 16
3.1.4霍夫曼（Huffman）编码 17<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 3.2 BMP 24位真彩色位图到8位灰度位图 18
3.2.1调色板创建 20
3.2.2色彩映射操作以及转换 21
3.2.3图像的灰度处理 21
3.3 本章小结 22
第4章 运行结果与分析 23
4.1运行结果 23
4.1.1 BMP到JPEG图像格式转换 23
4.1.2 BMP24位真彩色位图到8位灰度位图 24
4.2结果分析 26
4.2.1 BMP到JPEG图像格式转换 26
4.2.2 BMP24位真彩色位图到8位灰度位图 27
4.3本章小结 27
第5章 总结 28
参考文献 29
致谢 30
第1章 绪论
1.1 引言
图像是人们最重要的信息来源。作为一种视觉媒体，图像很久很久以前便已成为人类信息传输、思想表达的重要工具之一。据统计，通过视觉获得的信息占一个人获取信息的百分之七十五。广义上来说，图像即所有具有视觉效果的画面，包括现如今的手机，多种显示器，以及书本书籍等等上面的。图像分为两类：数字图像和模拟图像。
信息技术飞速地发展以及计算机网络技术的日益普及和完善，人类已经开始进入了信息化时代，用现代手段研究图像处理技术，使人们能够更加有效地产生，传输，存储，获取和应用图像信息。目前，图像处理等一系列计算机网络技术及其应用已经成为信息社会中不可或缺的重要组成部分，对促进信息社会的发展有着极其重要的意义。
图像处理技术主要是利用信息技术和计算机对存储在图像数据库中的数字图像进行分析和处理的各种技术的总称。主要包括：（1）图像采集与量化；（2）图像分析（特征提取）；（3）图像变换；（4）图像压缩与编码；（5）图像预处理；（6）图像检索；（7）图像增强；（8）图像恢复；（9）图像边缘的检测；（10）图像分割等。在图像格式转换技术研究中，图像的特征（形状、位置、亮度、色调和纹理等）提取的准确性非常重要，JPEG作为一种有损压缩，在编码压缩的过程中，数据有可能会丢失，因此图像的编码压缩处理技术也是非常关键的[1]。
1.2 课题简介
1.2.1 课题研究背景与发展现状
信息技术飞速发展，图像在信息传递中的应用日益广泛，在各个领域得到应用，但不同场合对于分辨率、存储量和处理要求等各方面的需求不尽相同。目前图像文件有不同的规范格式，如BMP、PNG、JPEG等，由于格式规范如此之多，势必在一定程度上影响图像利用的发展速度。因此对于图像处理技术优越性和先进性的要求也越来越高。20世纪初，图像处理技术就已开始用于改善发送图片的质量问题上。到了中期，信息技术的发展，数字图像处理技术开始真正地得到了专业内外人士的关注。70年代初，图像处理技术进一步地发展，理论和方法得到了进一步地完善，应用范围也变得更加广泛了。不过这一时期，仅仅局限于文字识别，遥感图像处理等等。从70年代至今，各个领域对于数字图像处理技术的要求也变得越来越高，因此它已经从一个定向的研究领域转变为了现在人机界面处理和科学研究的一个非常实用的工具。数字图像处理技术的迅猛发展主要得益于：1、医学，军事，工业农业以及林牧业对其功能的要求越来越高；2、数学研究方面的迅猛发展（尤其是线性代数，离散数学以及概率论等）；3信息技术地迅猛发展。
本课题研究来源于某物流行业手持机的研发需求，二维条码由于信息量大、纠错能力强等特点，相比原有的一维条码，在物流行业更具应用优势，能使信息的传递变得更加快捷方便。快递员使用的二维条码扫描枪，期望能在拍摄货物照片后，首先实现二维条码的解码，并同时能将照片无线发送到后台保存。这样在开发中需要解决以下问题：一是由于目前现有相对较为低端的手持机只支持8位的BMP位图，所以我们就希望将扫描枪摄像头拍摄到的24位BMP位图转换至8位BMP位图；二是为了减少网络传输流量，希望将获取到的BMP位图转换成JPEG格式。基于以上内容，本课题将通过研究图像文件的多种规范格式，掌握图像格式转换的核心技术，来实现以上功能。这一实现不单单可以解决课题背景中物流的效率问题，并且对我们日常学习工作生活也会起到提供帮助与便利的作用。
1.2.2 课题研究的主要目的
对于两种运用这么广泛的文件格式之间转换的研究学习，具有以下几个重要意义：
A、掌握BMP文件不同位数存储格式的区别，并借助现有软件实现多者之间的转换;
B、掌握两种图片的具体编解码方式，通过算法实现BMP图像文件到JPEG图像文件格式的转换;
C、熟悉掌握C/C++语言，培养代码编码及调试能力；
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题简介 1
1.2.1 课题研究背景与发展现状 1
1.2.2 课题研究的主要目的 2
1.2.3 课题的主要内容 3
1.3 软件平台 3
1.3.1 VS2010、Qt软件平台介绍 3
1.3.2 Qt软件平台优势 3
1.3.3图像处理相关函数 4
1.4 本章小结 4
第2章 图像基本相关理论知识 5
2.1 BMP文件格式 5
2.2 JPEG文件格式 8
2.3 JPEG图像压缩编码 9
2.4本章小结 11
第3章 图像格式转换理论分析 12
3.1 BMP到JPEG图像格式转换 12
3.1.1分块预处理 15
3.1.2离散余弦变换（Discrete Consine Transform,DCT） 15
3.1.3量化. 16
3.1.4霍夫曼（Huffman）编码 17<
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br /> 3.2 BMP 24位真彩色位图到8位灰度位图 18
3.2.1调色板创建 20
3.2.2色彩映射操作以及转换 21
3.2.3图像的灰度处理 21
3.3 本章小结 22
第4章 运行结果与分析 23
4.1运行结果 23
4.1.1 BMP到JPEG图像格式转换 23
4.1.2 BMP24位真彩色位图到8位灰度位图 24
4.2结果分析 26
4.2.1 BMP到JPEG图像格式转换 26
4.2.2 BMP24位真彩色位图到8位灰度位图 27
4.3本章小结 27
第5章 总结 28
参考文献 29
致谢 30
第1章 绪论
1.1 引言
图像是人们最重要的信息来源。作为一种视觉媒体，图像很久很久以前便已成为人类信息传输、思想表达的重要工具之一。据统计，通过视觉获得的信息占一个人获取信息的百分之七十五。广义上来说，图像即所有具有视觉效果的画面，包括现如今的手机，多种显示器，以及书本书籍等等上面的。图像分为两类：数字图像和模拟图像。
信息技术飞速地发展以及计算机网络技术的日益普及和完善，人类已经开始进入了信息化时代，用现代手段研究图像处理技术，使人们能够更加有效地产生，传输，存储，获取和应用图像信息。目前，图像处理等一系列计算机网络技术及其应用已经成为信息社会中不可或缺的重要组成部分，对促进信息社会的发展有着极其重要的意义。
图像处理技术主要是利用信息技术和计算机对存储在图像数据库中的数字图像进行分析和处理的各种技术的总称。主要包括：（1）图像采集与量化；（2）图像分析（特征提取）；（3）图像变换；（4）图像压缩与编码；（5）图像预处理；（6）图像检索；（7）图像增强；（8）图像恢复；（9）图像边缘的检测；（10）图像分割等。在图像格式转换技术研究中，图像的特征（形状、位置、亮度、色调和纹理等）提取的准确性非常重要，JPEG作为一种有损压缩，在编码压缩的过程中，数据有可能会丢失，因此图像的编码压缩处理技术也是非常关键的[1]。
1.2 课题简介
1.2.1 课题研究背景与发展现状
信息技术飞速发展，图像在信息传递中的应用日益广泛，在各个领域得到应用，但不同场合对于分辨率、存储量和处理要求等各方面的需求不尽相同。目前图像文件有不同的规范格式，如BMP、PNG、JPEG等，由于格式规范如此之多，势必在一定程度上影响图像利用的发展速度。因此对于图像处理技术优越性和先进性的要求也越来越高。20世纪初，图像处理技术就已开始用于改善发送图片的质量问题上。到了中期，信息技术的发展，数字图像处理技术开始真正地得到了专业内外人士的关注。70年代初，图像处理技术进一步地发展，理论和方法得到了进一步地完善，应用范围也变得更加广泛了。不过这一时期，仅仅局限于文字识别，遥感图像处理等等。从70年代至今，各个领域对于数字图像处理技术的要求也变得越来越高，因此它已经从一个定向的研究领域转变为了现在人机界面处理和科学研究的一个非常实用的工具。数字图像处理技术的迅猛发展主要得益于：1、医学，军事，工业农业以及林牧业对其功能的要求越来越高；2、数学研究方面的迅猛发展（尤其是线性代数，离散数学以及概率论等）；3信息技术地迅猛发展。
本课题研究来源于某物流行业手持机的研发需求，二维条码由于信息量大、纠错能力强等特点，相比原有的一维条码，在物流行业更具应用优势，能使信息的传递变得更加快捷方便。快递员使用的二维条码扫描枪，期望能在拍摄货物照片后，首先实现二维条码的解码，并同时能将照片无线发送到后台保存。这样在开发中需要解决以下问题：一是由于目前现有相对较为低端的手持机只支持8位的BMP位图，所以我们就希望将扫描枪摄像头拍摄到的24位BMP位图转换至8位BMP位图；二是为了减少网络传输流量，希望将获取到的BMP位图转换成JPEG格式。基于以上内容，本课题将通过研究图像文件的多种规范格式，掌握图像格式转换的核心技术，来实现以上功能。这一实现不单单可以解决课题背景中物流的效率问题，并且对我们日常学习工作生活也会起到提供帮助与便利的作用。
1.2.2 课题研究的主要目的
对于两种运用这么广泛的文件格式之间转换的研究学习，具有以下几个重要意义：
A、掌握BMP文件不同位数存储格式的区别，并借助现有软件实现多者之间的转换;
B、掌握两种图片的具体编解码方式，通过算法实现BMP图像文件到JPEG图像文件格式的转换;
C、熟悉掌握C/C++语言，培养代码编码及调试能力；
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