基于小波变换的图像压缩及其FPGA实现

摘要

在核环境及某些灾害环境下，通信系统会遭受到来自现场建筑物等的干扰，导致带宽严重受限。为了保证大量图像数据的正常传输，在确保图像重构质量的情况下，要尽可能提高图像压缩算法的压缩率及抗干扰能力。本文围绕图像压缩质量与速度，以及如何有效地在FPGA上实现等问题，分别对图像小波变换的特点、多级树集合分裂编码（SPIHT：Set Partitioning in Hierarchical Trees）以及SDRAM控制和算法的硬件实现等进行了研究。 通过对课题的分析可以认识到：课题的研究对象主要包括小波变换、图像压缩和FPGA实现三个部分。论文首先对图像的小波变换进行了学习研究，讨论了其多分辨特性及FPGA实现的可能性。然后对SPIHT压缩编码算法进行了深入研究，该算法具有很好的渐进传输特性，即使接收端接收到的信息在中途因各种干扰而中断，也可依靠现有的数据重构出图像。最后研究了如何通过硬件描述语言及状态机等时序控制方法，在FPGA上硬件上实现小波变换和SPIHT压缩编码算法。 本文结合图像小波分解的多分辨特性与SPIHT算法的渐进传输特性，设计并实现了压缩比和重构图像分辨率硬件可调的系统，可根据现场带宽条件来调整图像压缩效果。整个系统除图像解压外均在FPGA上实现。每个模块都进行了严格的波形仿真测试及板卡下载调试。实验数据表明，基于小波变换的SPIHT编码算法与FPGA结合之后，在保证图像质量的基础上还大幅度的提高了编码速度。与此同时，系统支持压缩率与重构图像分辨率现场可调节的功能，极大的增强了其环境适应力与实用效果，能满足一些特殊环境下的使用要求。

目录

第一个书签之前