基于小波变换的图像无损快速压缩算法

摘要

图像信息数字化后的数据海量性，不仅对计算机的存储和处理能力提出了很高的要求，而且也使得图像通信的信道传输速率受到限制。为了快速存储、处理和传输这些数据，必须要对图像信息进行压缩处理，通过压缩处理消除图像的冗余度来减少表示图像所需的比特数。目前图像压缩的方法很多，有损压缩允许一定程度的信息丢失，在满足实际应用的条件下能够取得非常高的压缩比，无损压缩因不允许信息丢失，所以压缩效率难以提高，在指纹图像、遥感图像、医用图像处理等应用领域内，对于高效的无损压缩方法和高保真度压缩方法有着迫切的需要。 本文主要研究基于小波变换的快速无损图像压缩算法的实现，其设计思路：映射一量化一编码一硬件实现．在无损快速压缩编码理论和图像小波变换的基础上重点研究了适合图像压缩的小波基的选择、小波变换后图像的系数分布特点、灰度直方图的特点及自身的特点，得出了小波变换后有利于图像压缩的合理根据。在传统嵌入式小波零树编码算法(EWZ)的基础上，提出了改进的算法——保留低频分量的嵌入式小波零树编码算法，并且仿真实现了该算法。仿真结果表明该算法与传统EZW相比，能够提高重构图像的峰值信噪比(PSNR)，降低均方误差(MSE)。其次研究了分形编码的理论基础，阐述了迭代函数系统(IFS)、拼贴定理、吸引子定理，并分析了基于IFS的图像压缩编码方法的缺陷：分形编码时间过长，从而给出了一种小波域分形编码方法——对低频分量进行无损编码、对高频分量进行子树分形编码，仿真结果表明该算法不仅提高了压缩比，而且缩短了编码时间。最后以TMS320C620l DSP为核心芯片给出图像压缩编码算法的硬件实现方案，讨论了该芯片的外围接口设计方案，并阐述了基于DSP的优化编程方法。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2图像压缩编码的国内外研究现状

1.3本文的主要工作

第2章图象的无损快速压缩编码原理

2.1信息论基础

2.2图像压缩编码基本过程和方法

2.2.1图像压缩编码基本过程

2.2.2图像快速压缩编码基本方法

2.3图像无损快速压缩编码方法的评价

2.4静态图像无损快速压缩编码的国际标准

2.5本章小结

第3章小波变换原理

3.1小波概述

3.2小波变换基础

3.2.1 Fourier分析与小波分析

3.2.2连续小波变换

3.2.3离散小波变换

3.2.4多分辨率分析

3.2.5双正交小波

3.2.6快速小波变换与二维小波分解

3.2.7 Mallat算法

3.3小波变换与图像压缩

3.3.1传统小波变换在图像压缩中的应用

3.3.2小波基的选择

3.4小波分解图像的仿真

3.5小波分解前后图像灰度直方图变化的仿真

3.6小波分解后的系数分析

3.7本章小结

第4章改进的嵌入式小波零树编码算法

4.1嵌入式小波零树编码算法(EZW)

4.1.1概述

4.1.2逐次逼近的嵌入式编码

4.1.3 EZW算法描述

4.2改进的EZW编码方法

4.2.1传统EZW算法缺陷

4.2.2改进的算法及其实现过程

4.2.3实验结果分析

4.3本章小结

第5章小波域分形图像编码

5.1概述

5.2分形图像编码的理论基础

5.2.1迭代函数系统、吸引子定理

5.2.2拼贴定理

5.3基于IFS的图像压缩编码的实现过程

5.4仿真实验

5.4.1实验步骤

5.4.2实验结果分析

5.5小波域分形图像编码

5.5.1小波变换和分形编码的结合的理论基础

5.5.2小波域分形图像压缩编码方法

5.5.3实验步骤

5.5.4实验结果分析

5.6本章小结

第6章图像压缩编码的硬件实现

6.1系统的硬件实现方案

6.2图像压缩硬件模块设计与实现

6.2.1 DSP与FIFO接口部分硬件设计

6.2.2 DSP与SDRAM接口部分硬件设计

6.2.3 DSP与FLASH接口部分硬件设计

6.2.4 DSP与PCI接口部分硬件设计

6.3基于DSP的优化编程设计

6.3.1系统运行的具体流程

6.3.2 EZW编码器中变换和反变换在DSP上的优化

6.3.3 32位字的位流编码输出方案

6.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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