基于APIDCT和QM算术编码的静态图像压缩

摘要

随着多媒体技术和Internet技术的迅速发展，网络上的图像视频数据增长迅猛。出于节约网络存储资源和传输带宽的考虑，图像压缩在数据的存储和传输方面具有重要意义，而频域正交变换和熵编码则是其中的关键技术。本论文主要研究APIDCT和QM算术编码在图像压缩中的应用。
　　 当今的JPEG、MPEG-2、MPEG-4以及H.264等图像与视频压缩国际标准中均采用了离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)。然而，在图像压缩编码中采用此正交变换并不一定是最优的选择，其缺点之一是量化表比较复杂，改变压缩率时，量化需要较复杂的乘法计算，另外，量化表也需要占用一定的内存空间，并且在低码率时分块DCT变换编码存在着严重的方块效应;如今网络上的图像熵编码方式使用的大多为JPEG基本系统的Huffman编码，而应用于JPEG扩展系统的QM算术编码有着更高的压缩率，拥有着一定的应用价值。
　　 本论文在基于全相位正交变换的类JPEG图像编码中，用全相位反余弦变换(All Phase Inverse Discrete Cosine Transform，APIDCT)代替传统的JPEG压缩算法中的DCT变换，只用两个量化因子，省去了复杂的量化表，在低码率时，能取得比传统JPEG算法更好的客观质量和主观效果;熵编码采用JPEG扩展系统的QM算术编码，其较之Huffman编码更接近信息的极限熵，有着更高的压缩效率。

目录

声明

学位论文的主要创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 目前存在的主要问题

1．4 本文的研究内容与组织结构

第二章 APIDCT-JPEG图像编解码的基本信息

2．1 JPEG标准概述

2．2 APIDCT-JPEG单分量编解码的基本框架

2．3 APIDCT-JPEG多分量编解码的基本框架

2．3．1 图像维数和采样因子

2．3．2 采样精度

2．3．3 图像扫描

2．3．4 码表选择控制

2．3．5 APIDCT压缩过程

2．4 DCT／APIDCT模式

2．4．1 DCT变换及量化

2．4．2 APIDCT变换及量化

2．5 本章小结

第三章 压缩数据格式

3．1 APIDCT-JPEG标记

3．2 APIDCT-JPEG标记说明

3．2．1 量化表DQT

3．2．2 帧头SOF9

3．2．3 算术编码条件DAC

3．2．4 扫描头SOS

3．3 本章小结

第四章 QM算术编码

4．1 APIDCT-JPEG索引比特对生成流程

4．1．1 索引比特对生成模型

4．1．2 索引比特对生成流程

4．1．3 生成实例

4．2 QM算术编解码

4．2．1 QM算术编解码基本原理

4．2．2 QM算术编码流程

4．2．3 QM算术解码流程

4．2．4 编解码实例

4．3 本章小结

第五章 编解码控制流程

5．1 编码控制流程

5．1．1 图像编码控制流程

5．1．2 帧编码控制流程

5．1．3 扫描编码控制流程

5．1．4 重启编码控制流程

5．1．5 MCU编码控制流程

5．2 解码控制流程

5．2．1 图像解码控制流程

5．2．2 帧解码控制流程

5．2．3 扫描解码控制流程

5．2．4 重启解码控制流程

5．2．5 MCU解码控制流程

5．3 本章小结

第六章 仿真结果与分析

6．1 图像压缩实例

6．2 压缩性能分析

6．3 系统性能评测及实验结果分析

6．3．1 熵编码相同，变换不同

6．3．2 变换相同，熵编码不同

6．3．3 变换不同，熵编码不同

6．3．4 压缩时间测试

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢