基于小波变换的静止图像压缩编码技术的研究

摘要

随着现代社会数字图像技术、多媒体技术的广泛应用,图像成为现代社会信息传递的主要载体。又由于图像信息包含数据量巨大,给信息的传输、存储等带来了很大的困难,解决的办法就是进行图像压缩。因此探索高效图像压缩编码方法已经成为国际公认的一个重要研究热点。小波变换技术以其良好的时间频率局部特性和与人眼视觉特性相符的变换机制,在图像压缩编码领域得到了广泛的研究和应用。
　　 本文在对图像压缩编码相关理论进行简要分析的基础上,从一定理论深度阐述了基于小波变换的静止图像压缩编码技术,重点探讨了编码器结构、编码步骤、以及小波编码涉及的几个关键问题。通过实验数据,分析了小波变换后图像系数能量的分布特点,进而说明了小波变换应用于图像压缩的优势。
　　 本文深入分析了嵌入式小波零树编码算法(EZW)以及基于该算法思想的两种改进的编码方法SPHIT算法、SPECK算法。重点阐述了EZW算法的主要特点、原理以及该算法的实现过程,并通过对比分析以及仿真实验总结了这三种算法的优缺点。对这三种算法的位平面编码提出一种量化码流截断处理方法,且通过仿真证明这种方法可以提高三种算法的压缩比。
　　 同时针对EZW编码方法的一些不足,提出了一种基于人眼视觉特性的改进的EZW编码方法。改进点有以下几个方面:首先,定义新的零树结构,以简化零树扫描,因而在一定程度上可以降低算法执行时间；其次,通过重新分类重要系数编码重要图,一方面充分考虑了人眼对边缘信息的敏感特点,另一方面减少了不必要的编码符号；再次,将小波零树编码与哈夫曼编码、游程编码相结合,以有效提高编码效率。最后通过Matlab的仿真实现,证明了改进编码方法提高了压缩恢复图像的主观视觉质量以及峰值信噪比,可行且有效。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 选题的背景和意义

1.2 小波图像编码的研究状况

1.3 本文的主要工作和结构安排

第2章 图像压缩编码概述

2.1 图像压缩编码的原理

2.2 图像编码技术分类

2.2.1 传统图像编码方法

2.2.2 现代图像编码方法

2.3 图像编码质量的评价

2.3.1 客观评价方法

2.3.2 主观评价方法

2.3.3 图像压缩效率评定

2.4 静止图像编码国际标准

2.4.1 JPEG

2.4.2 JPEG2000

2.5 本章小结

第3章 小波变换在图像编码中的应用

3.1 小波分析基础

3.1.1 小波变换的定义

3.1.2 连续小波变换

3.1.3 离散小波变换

3.1.4 多分辨率分析

3.1.5 Mallat算法

3.2 图像的小波分解特征的实验分析

3.3 小波变换图像编码的优点

3.4 小波变换实现图像数据压缩的基本思想

3.5 小波编码涉及的几个问题

3.5.1 小波基的选择

3.5.2 图像小波变换系数的组织模型

3.5.3 量化方法

3.5.4 熵编码

3.6 本章小结

第4章 小波压缩编码方法及其改进

4.1 嵌入式小波零树编码方法

4.1.1 嵌入式小波零树编码主要特点

4.1.2 小波零树编码扫描顺序

4.1.3 嵌入式零树编码的实现

4.1.4 EZW算法的仿真实验及分析

4.2 基于小波零树编码思想的改进算法的研究

4.2.1 分层树的集划分编码

4.2.2 集合分裂嵌入块编码

4.3 算法分析与比较

4.4 量化码流的截断处理

4.4.1 位平面编码

4.4.2 码流截断

4.4.3 实验结果分析

4.5 本章小结

第5章 基于人眼视觉特性嵌入式小波零树编码方法

5.1 嵌入式小波零树编码的改进

5.1.1 改进零树结构

5.1.2 改进重要图编码

5.2 结合哈夫曼编码和游程编码

5.3 改进的嵌入式小波零树编码原理

5.4 改进的嵌入式小波零树编码流程

5.5 改进算法仿真实现和结果分析

5.5.1 改进EZW算法在Matlab中仿真实现

5.5.2 原算法与改进算法仿真结果对比及结论

5.6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）