python实现jpeg压缩(rgb到YCbCr)
1.JPEG编码过程
1.1流程
RGB转YCbCr：因为人眼对亮度比较敏感，而对于色度不那么敏感，所以，我们就先将RGB的数据转换到YCbCr色彩空间，便于下面的处理。
降采样：转到YCbCr色彩空间后，就可以将 Cb 和 Cr 这两个通道进行降采样，这里一般是将 2*2 个像素变为 1*1 个像素，虽然分辨率下降到了四分之一，但对于人眼来说差别是不大的。（这一步是有损的）
分块：顾名思义，将图像分为若干个 8*8 的小块，方便下面的处理。
DCT：这一步的目的和RGB转YCbCr有一些相似之处，都是将人眼较为敏感和不敏感的部分进行分离，然后就可以对减少人眼不敏感的部分的信息量。在这一步中，DCT可以将图像的低频（人眼敏感）和高频（人眼不敏感）部分进行分离。这样得到的结果是每个 8*8 小块得到 8*8 的系数矩阵。
量化：将DCT后得到的每个系数都除以量化矩阵中对应的值，然后进行取整。通常来说频率较高的部分对应的量化参数比较大，这样一来就能够在较好地保留图像的低频部分并去除一些高频部分。这一步下来得到的矩阵中高频部分几乎全部变为0，这也为进一步的操作提供了便利。值得注意的是，JPEG中压缩率的调整是在这一步中，量化参数越大，压缩后的大小就会越小，但信息的损失也就越多，图片的失真也会更严重。（这一步是有损的）
Huffman编码：准确地说是Huffman编码和RLE，将上一步得到的矩阵进行进一步地压缩（这一步是无损的）。量化后得到的矩阵左上角的那个数比其他数来得大得多，所以我们将它单独拿出来进行编码，称之为直流分量（DC），将剩下的称之为交流系数（AC）。这一步会将矩阵按照 zigzag 的顺序摊成一维,这样做的好处是矩阵的高频部分（右下角）会被安排在后面，因为它们基本上全是0，所以在编码中有一个特殊的标记表示这之后的系数全是0，从而减少压缩后的大小。
2.JPEG解码过程
2.1流程
解码过程是编码过程的逆过程。
3.效果图
压缩后图像出现失真现象，失真的主要出现在压缩算法的降采样和量化步骤。
原图
压缩后，解码效果图
4.PSNR计算结果
一般来说，PSNR高于40dB说明图像质量极好（即非常接近原始图像），在30—40dB通常表示图像质量是好的（即失真可以察觉但可以接受），在20—30dB说明图像质量差。
图像压缩后，psnr计算结果29.634010562060844。
5.压缩效果
压缩前文件大小为769KB，压缩后文件大小为96KB。
附件1：
标准亮度分量量化表：
| 16, 11, 10, 16, 24, 40, 51, 61, 12, 12, 14, 19, 26, 58, 60, 55, 14, 13, 16, 24, 40, 57, 69, 56, 14, 17, 22, 29, 51, 87, 80, 62, 18, 22, 37, 56, 68, 109, 103, 77, 24, 35, 55, 64, 81, 104, 113, 92, 49, 64, 78, 87, 103, 121, 120, 101, 72, 92, 95, 98, 112, 100, 103, 99 |
标准色度分量量化表：
| 17, 18, 24, 47, 99, 99, 99, 99, 18, 21, 26, 66, 99, 99, 99, 99, 24, 26, 56, 99, 99, 99, 99, 99, 47, 66, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99 |
Zig编码表：
| 0, 1, 8, 16, 9, 2, 3, 10, 17, 24, 32, 25, 18, 11, 4, 5, 12, 19, 26, 33, 40, 48, 41, 34, 27, 20, 13, 6, 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 57, 50, 43, 36, 29, 22, 15, 23, 30, 37, 44, 51, 58, 59, 52, 45, 38, 31, 39, 46, 53, 60, 61, 54, 47, 55, 62, 63 |
Zag编码表：
| 0, 1, 5, 6, 14, 15, 27, 28, 2, 4, 7, 13, 16, 26, 29, 42, 3, 8, 12, 17, 25, 30, 41, 43, 9, 11, 18, 24, 31, 40, 44, 53, 10, 19, 23, 32, 39, 45, 52, 54, 20, 22, 33, 38, 46, 41, 55, 60, 21, 34, 37, 47, 50, 56, 59, 61, 35, 36, 48, 49, 57, 58, 62, 63 |