PNG圖像的壓縮算法

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1、PNG圖像格式的壓縮算法便攜式網(wǎng)絡(luò)圖形（PortableNetworkGraphics）簡稱為PNG，它是一種無損壓縮的位圖圖形格式，其含有以下幾種特性：1、支持256色調(diào)色板技術(shù)以產(chǎn)生小體積文件2、支持最高48位真彩色圖像以及16位灰度圖像3、支持阿爾法通道（AlphaChannel，表示圖片的透明度和半透明度）的透明/半透明性4、支持圖像亮度的伽馬校正（Gamma校準，用來針對影片或是影像系統(tǒng)里對于光線的輝度(luminance)或是三色刺激值(tristimulusvalues)所進行非線性的運算或反運算）信息5、使用了無損壓縮的算法6、使用了循環(huán)冗余校驗（CRC，用來

2、檢測或校驗數(shù)據(jù)傳輸或者保存后可能出現(xiàn)的錯誤）防止文件出錯一、PNG格式的文件結(jié)構(gòu)PNG定義了兩種類型的數(shù)據(jù)塊：一種是PNG文件必須包含、讀寫軟件也都必須要支持的關(guān)鍵塊（criticalchunk）；另一種叫做輔助塊（ancillarychunks），PNG允許軟件忽略它不認識的附加塊。這種基于數(shù)據(jù)塊的設(shè)計，允許PNG格式在擴展時仍能保持與舊版本兼容。關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊中有4個標準數(shù)據(jù)塊：1、文件頭數(shù)據(jù)塊IHDR(headerchunk)：包含有圖像基本信息，作為第一個數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)并只出現(xiàn)一次。2、調(diào)色板數(shù)據(jù)塊PLTE(palettechunk)：必須放在圖像數(shù)據(jù)塊之前。3、圖像數(shù)據(jù)塊I

3、DAT(imagedatachunk)：存儲實際圖像數(shù)據(jù)。PNG數(shù)據(jù)允許包含多個連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)塊。4、圖像結(jié)束數(shù)據(jù)IEND(imagetrailerchunk)：放在文件尾部，表示PNG數(shù)據(jù)流結(jié)束二、PNG格式文件的壓縮算法PNG格式文件采用的是從LZ77派生的一個稱為DEFLATE的非專利無失真式壓縮算法，這個算法對圖像里的直線進行預(yù)測然后存儲顏色差值，這使得PNG經(jīng)常能獲得比原始圖像更大的壓縮率。PNG算法的壓縮過程一般有以下幾個步驟：1、圖像信息由數(shù)據(jù)過濾器（deltafiltering）進行處理，deltafiltering是一個無損的數(shù)據(jù)過濾算法，它不會改變圖像信息

4、的大小，但是會讓圖像信息具有更高的可壓縮性。2、被處理過的數(shù)據(jù)將會用Ziv-Lempel（LZ77）算法進行處理，處理后的數(shù)據(jù)被Huffman算法壓縮，得到最后的PNG格式的圖像數(shù)據(jù)，過程可用下圖表示。（1）LZ77壓縮算法原理為了更好地說明LZ77算法的原理，首先介紹算法中用到的幾個術(shù)語：1.輸入數(shù)據(jù)流(inputstream)：要被壓縮的字符序列。2.字符(character)：輸入數(shù)據(jù)流中的基本單元。3.編碼位置(codingposition)：輸入數(shù)據(jù)流中當(dāng)前要編碼的字符位置，指前向緩沖存儲器中的開始字符。4.前向緩沖存儲器(Lookaheadbuffer)：存放從編

5、碼位置到輸入數(shù)據(jù)流結(jié)束的字符序列的存儲器。5.窗口(window)：指包含W個字符的窗口，字符是從編碼位置開始向后數(shù)也就是最后處理的字符數(shù)。6.指針(pointer)：指向窗口中的匹配串且含長度的指針。LZ77編碼算法的核心是查找從前向緩沖存儲器開始的最長的匹配串。編碼算法的具體執(zhí)行步驟如下：1.把編碼位置設(shè)置到輸入數(shù)據(jù)流的開始位置。2.查找窗口中最長的匹配串。3.以“(Pointer,Length)Characters”的格式輸出，其中Pointer是指向窗口中匹配串的指針，Length表示匹配字符的長度，Characters是前向緩沖存儲器中的不匹配的第1個字符。4.如果

6、前向緩沖存儲器不是空的，則把編碼位置和窗口向前移(Length+1)個字符，然后返回到步驟2（2）使用LZ77算法進行壓縮如果當(dāng)前處理開始字節(jié)的串在窗口中有匹配串，就先輸出一個標志位，表明下面是一個（之間的距離，匹配長度）對，然后輸出（之間的距離，匹配長度）對，再從剛才處理完的串之后的下一個字節(jié)繼續(xù)處理。如果當(dāng)前處理字節(jié)開始的串在窗口中沒有匹配串，就先輸出一個標志位，表明下面是一個沒有改動的字節(jié)，然后不做改動的輸出當(dāng)前處理字節(jié)，再繼續(xù)處理下一個字節(jié)。偽代碼如下：·壓縮一段字節(jié)流，src-源數(shù)據(jù)區(qū)，srclen-源數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)長度，dest-壓縮數(shù)據(jù)區(qū)，返回值>0壓縮數(shù)據(jù)長度，返

7、回值=0數(shù)據(jù)無法壓縮，返回值<0壓縮中異常錯誤intCCompressLZ77::Compress(BYTE*src,intsrclen,BYTE*dest){CurByte<-0CurBit<-0pWnd<-src;_InitSortTable()·初始化索引表，釋放上次壓縮用的空間fori<-0tosrclendoifCurByte>=srclenreturn0;doif_SeekPhase(src,srclen,i,&off,&len)·_SeekPhase(BYTE*src,intsrclen,