s1081545 作業6

 

作業說明：

Run-Length Based Image Compression練習

附件中為三張利用將晶片高度以色彩視覺化後的圖片。

請設計一個基於Run-Length的壓縮法方，對圖檔作無失真壓縮後儲存成新檔案。

部落格上應敘述你的壓縮方法，提供壓縮檔之格式，並計算三張圖的平均壓縮率(compression ratio)。

開發環境：

·     Windows 10

·     Visual Studio 2013

·     C#

實作方法：

1.     讀取bmp測試影像檔案，並將所有像素的(R, G, B)三色彩各別擷取出，並存放於不同陣列中。

2.    針對各顏色陣列，進行run-length encoding，分別以(ClrValue, Length)成組方式記錄。因ClrValue介於[0, 255]，可用1 byte儲存，而Length可能超過255，將以255*N+Rem方式，用N+1 bytes來記錄。例如，顏色35的長度為798，本系統將以35, 255, 255, 255, 33方式，以5 bytes來記錄，以取代原先所需的798 bytes。編碼過程中，同時累計該顏色所需的byte總數(TotalByte_clr)。

3.    本系統以.rle (Run-Length Encoding)作為壓縮檔的預設副檔名，壓縮格式如下ImgWidth(4-byte), ImgHeight(4-byte), TotalByte_red(4-byte), [Run-Length Codes]_red, TotalByte_green(4-byte), [Run-Length Codes]_green, TotalByte_red(4-byte), [Run-Length Codes]_blue。

4.      計算壓縮率時，則不考慮BMP的檔頭，純粹以Pixel Data的儲存所需Byte數目來計算。

5.     解壓縮時，則利用上述的壓縮格式，解析壓縮檔案，並將各像素值還原，並以完整影像方式呈現。

6.     利用比較兩影像的各像素的顏色，只要(R, G, B)各顏色分量有任何差異，該像素即屬不同像素值，可用以驗證解壓縮還原後的影像與原輸入影像是否完全相符，驗證利用Run-length encoding可做到無失真(lossless)壓縮。

 

壓縮格式：

ImgWidth(4-byte), ImgHeight(4-byte),

TotalByte_red(4-byte), [Run-Length Codes]_red,

TotalByte_green(4-byte), [Run-Length Codes]_green,

TotalByte_red(4-byte), [Run-Length Codes]_blue

 

壓縮率計算：

執行結果：

1.    程式執行後，介面如下。

2.    按下『Load』鈕讀取測試影像後，再按『Run-Length Encoding』鈕，將影像進行壓縮並存成自定義的.rle檔。壓縮完成後，會於此button下方自動顯示壓縮率；右側影像框中也會自動顯示原影像的各色彩分圖(Red, Green, Blue)。

三個測試檔案的壓縮率結果如下：

Image Files	Compression Ratio
Img1.bmp	6.755342
Img2.bmp	4.081053
Img3.bmp	7.079473

平均壓縮率：5.970736

三個測試檔案與壓縮檔的檔案大小比較如下：

Image Files (Size)	RLE Files (Size)	Size Ratio
Img1.bmp (14,665,254)	Img1.rle (2,170,924)	6.755305
Img2.bmp (14,665,254)	Img2.rle (3,593,504)	4.081045
Img3.bmp (14,665,254)	Img3.rle (2,072,576)	7.075858

3.     按下『Run-Length Decoding』鈕，則可選取.rle壓縮檔，進行解壓縮，並將解壓結果顯示在右側影像框中。可按『Save』鈕將解壓結果影像另存成.bmp檔。

4.      按下『Check Difference』鈕，可任選兩張.bmp圖檔(原影像與解壓縮後影像)，自動進行所有像素的色彩比對，只要(R,G,B)任何色彩值不同，便累計相異的像素數量，並顯示比較結果。若誤選，可明顯看出異色像素極多。

運行結果：