形状自适应变换及其在感兴趣区域编码中的应用研究

摘要

近年来,基于感兴趣区域的编码技术越来越受到人们的重视。在低码率下,给感兴趣区域分配较多的比特,而对背景采用高压缩比,能够在减少总数据量的同时,满足观察者对图像质量的要求。感兴趣区域往往都是任意形状的,但传统的DCT变换只适用于矩形块的变换编码。基于此,本文主要研究了图像感兴趣区域的形状自适应变换编码,包括形状自适应DCT(SA-DCT)和形状自适应全相位双正交变换(SA—APBT)。
　　 随着正交变换理论的日益完善,正交变换已经在图像编码、视频压缩领域得到了广泛应用。一种新型的双正交变换--全相位双正交变换(APBT)在图像编码领域表现出良好的编码性能。本文首先引入了两种全相位双正交变换:全相位离散余弦双正交变换和全相位离散反余弦双正交变换。本文用APBT代替传统JPEG编码算法中的DCT变换,并采用均一量化,在低码率时,获得了比传统JPEG算法更好的主观效果和客观质量。
　　 本论文重点对图像感兴趣区域的形状自适应变换编码进行了算法介绍,并完成了如下的实验分析:(1)对典型图像设定不同大小的圆形感兴趣区域,用SA-DCT分别对感兴趣区域和背景区域进行了不同压缩率的编码。分析了感兴趣区域占全图的面积比对图像压缩的影响。(2)选取了感兴趣区域的比例为适当值的圆形以及任意形状感兴趣区域,分别编码实现了对感兴趣区域的SA-DCT编码,得出SA-DCT变换比传统DCT变换在对感兴趣区域的编码上具有明显的优势。(3)创新地将SA-DCT算法与APBT算法结合,实现了SA-APBT算法。将其用于JPEG编码框架中,在低码率时取得了较好的压缩效果。此外,该算法的另一个优点是,对变换后的系数进行均一量化,从而省去了在传统DCT-JPEG编码算法中采用的复杂量化表。(4)将SA-DCT和SA-APBT算法相结合,创新地提出了一种全新的感兴趣区域编码方案,对整幅图像进行感兴趣区域编码实验。本算法对图像的感兴趣区域提供了比JPEG高得多的编码质量,能够获得良好的视觉质量。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 图像压缩编码基本原理

1.1.1 图像数据压缩的必要性

1.1.2 图像数据压缩的可行性

1.2 图像编码方法的分类

1.3 图像/视频压缩编码国际标准的发展简史

1.4 感兴趣区域编码的研究意义及其国内外现状

1.5 本论文的研究内容及其组织安排

第二章 标准JPEG压缩算法

2.1 JEPG基本系统的编解码器框图

2.2 8×8的DCT变换

2.3 量化

2.4 熵编码

2.4.1 DC系数的差分编码和AC系数的游程编码

2.4.2 Huffman编石马

2.5 本章小结

第三章 基于全向位双正交变换的JPEG算法

3.1 全相位离散余弦列率滤波器

3.2 全相位双正交变换的引入

3.2.1 全相位离散余弦双正交变换

3.2.2 全相位离散反余弦双正交变换

3.2.3 全相位双正交变换基图像的能量分布

3.3 APBT-JPEG算法描述

3.4 APBT-JPEG的仿真实验及分析

3.5 本章小结

第四章 对任意形状的图像感兴趣区域的形状自适应变换编码

4.1 引言

4.2 传统SA-DCT算法

4.2.1 SA-DCT算法描述

4.2.2 传统SA-DCT的缺陷

4.3 加入直流系数校正的SA-DCT算法改进

4.4 基于SA-DCT/APBT的图像编码

4.4.1 模式选择

4.4.2 图像的感兴趣区域的形状选择及其编码

4.4.3 将APBT应用于形状自适应变换编码

4.5 本章小结

第五章 实验结果及性能分析

5.1 图像质量的性能评价准则

5.1.1 主观评价

5.1.2 客观评价

5.2 实验结果及性能分析

5.2.1 感兴趣区域的比例对图像压缩的影响

5.2.2 对圆形感兴趣区域的SA-DCT编码

5.2.3 对任意形状感兴趣区域的的SA-DCT编码

5.2.4 对圆形感兴趣区域的SA-APBT编码

5.2.5 对整幅图像进行感兴趣区域编码

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢