文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
整数小波变换快速算法及图像实时无损压缩系统设计
姓名:朱晓鸣
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:傅忠谦
20060501
摘要换后压缩效果不显著,而低频部分虽然编码长度下降不明显,却对压缩机制引入数字图像实时传输系统可以极大地降低传输带宽,缓解大数据量高速传输的系统负担。整数小波变换作为数字图像压缩重要手段已经广泛应用于各种通用或专业图像非实时压缩领域。但是,传统整数小波变换需要在编码前对象素做两个方向的处理,无法消除象素编码前的盲等状态,难以达到实时传输的速度要求。本文通过对整数小波变换统计特性以及区域压缩特性的研究,发现整数小波变换通过聚类的方式将图像分解成高低频区域,高频部分编码输出后,平均码长将会有显著缩短,但是该区域下一级变下一级变换依旧存在较高的压缩潜力。因此特点,本文提出快速小波变换算法,将计算集中于高效率的低频区域,高频部分只需经过一次运算操作,得到的高频数值不带入下一级运算。这样,消除了象素在第两个方向变换过程中的编码盲等状态,使并行操作和数据流编码成为可能,极大地提高了算法的处理速度。进一步的,本文结合无损熵编码的理论,设计了半自适应的编码方法以配合快速小波变换后的并行处理。半自适应编码方法大大简化了码表生成的步骤,可以得到和静态编码相当的压缩率,却在速度上和实现结构上体现出极大的优势。“快速变换一半自适应编码”系统比传统整数小波变换压缩系统理论上速度提高%左右,可达到痵以上,在数字图像实时无损压缩领域发挥突出的作用。关键字:整数小波变换;快速算法;压缩效率;半自适应编码
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第一章引言数字图像压缩简介整数小波变换的诞生易于保存和传输。随着日常生活中对于信息质量要求的增加,信息源的编码量图像作为视觉信息的最重要载体,其数据载体容量和传输带宽消耗的增加尤为代,研究者将文本压缩的基本理论发展到数字图像领域提出了包括字典编码、游程编码等比较直观的压缩手段。到了上世纪年代,数字图像压缩技术迎来在这些研究的基础上,诞生了以系列和。系列为代表的图像压缩标准。而随着人们对压缩保真度要求的提高,图像的无损压缩研究也进入了一个黄金协议和之后的协议都是针对无损压缩分析性得到了质的飞跃,但是由于其数值计算落在浮点数空间,在软硬件实现上不可避免的会出现量化误差。对于某些特殊的应用领域,比如医学图像、地理图像等而言,产生误差是会影响到后端的图像分析的。年提姆椒ǹ梢越〔ū浠煌耆ǘㄒ逶谡秸那涞敝校豢梢杂行小波变化的流程:并且易于采用非线形的滤波结构和多尺度的滤波函数。”其后两三年,在此基础上发展起来的整数小波变换理论谕枷翊社会的信息化进程带动了数字技术的高速发展,使得图像、声音等信息变得也随之呈现级数增长,造成保存介质容量需求的增大和传输成本的提升。数字显著,因此图像数据的压缩一直都是该领域科研的一个重要课题。上世纪年了飞速发展的阶段。在这个时期,滤、预测、去相关等手段都得到了深入研究,时期。年诞生的的。二维离散小波变换技术被引入图像处理领域使得图像压缩的可控制性和可出了基于分裂预测更新的第二代小波变换理论,使得小波变换可以完全在整数域中进行计算,避免了预处理时的量化误差。在论文中提到⋯:“提升提高设备的压缩速度;可以采用类似快速傅立叶变换募扑憬峁估醇蚧中国科学技术大学
实时压缩的需要本论文的结构尤其是无损压缩领域的应用被广泛研究。捎玫ヌ嵘—衔退小波的无损压缩比岢进制系数整数小波变换口苊獬朔ㄔ怂悖蟠减少了处理的计算量,并为硬件实现变换系统提供理论基础。以及为无损压缩开发的专用芯片∞,】。使得整数小波变换在航空、遥感、医学随着远距离信息共享和实时信息处理应用的深入发展,数字图像压缩技术缩算法的处理速度将赢接影响到这一技术能否应用于实时的传输系统以减轻传可以达到痵以上的处理速度,但距离实时处理的要求还有一定差距。以每秒帧采样,灰度图像为例,实时处理需要达到痵以上的处理速度。可见,实时无损压缩需要进一步提高压缩算法的速度。小波变换的特征参数,进而定性得到其变换的基本特点。在此基础上,第利用小波变换单一方向上的独立性与平行性【提出了整数小波变换快速算法。更高,速度更快的半自适应算术编码方法。最后在第绿岢隽恕翱焖偎惴ㄒ提升姆椒ā】’比预测编码提高了%。瓸此后相当多的研究者将整数小波变换移植到了蛘逥,系统等图像处理领域得到了广泛的应用。除了关心压缩比、信噪比之外压缩速度、压缩效率也成为关注的焦点。图像压输带宽的压力。篣热松杓频淖ㄓ糜谝窖枷裎匏鹧顾醯挠布低场恳丫本文的研究是针对数字图像无损实时压缩的。第率紫榷糠治隽苏在变换完成后,第卤冉狭思钢治匏痨乇嗦敕椒ǖ乃俣群托剩杓屏诵半自适应编码”的数字图像实时