基于TMS320C6713的SPIHT图像压缩算法研究及实现

论文摘要

数字图像在军用、民用、生活等诸多领域被广泛应用,但由于原始图像庞大的数据量不利于传输与存储,所以对图像数据的压缩尤为关键。本文利用DSP技术实现了基于分级树集合划分(Set Partitioning in Hierarchical Trees,SPIHT)的图像压缩算法,具有很好的实用性。本文首先叙述了图像预处理算法及实现过程;然后根据压缩效率、软、硬件开销、以及设计复杂度确定了离散小波变换(DWT)结合SPIHT算法的图像压缩编码方案。从理论角度,本文对小波变换的提升算法、整数5/3小波变换及其图像压缩算法的应用做了介绍,然后对SPIHT算法及无链表结构的改进算法做了描述;在硬件方面,根据图像压缩算法对硬件的需要,提出了硬件实现方案,并对基于SDRAM的图像数据传输和存储、基于TMS320C6713DSP的图像压缩算法的实现、以及相关设备的控制和JTAG接口使用做了详细描述。其中,图像压缩算法的DSP实现是本文的核心内容,文中对基于提升算法的四级整数5/3小波变换和SPIHT改进算法的设计和实现做了重点描述。所有程序采用C语言设计,其通用性和可移植性好;运用了流水线技术,提高了系统的效率。本文还对图像压缩方案进行了MATLAB仿真和Lab Windows/CVI仿真,并以MATLAB仿真结果为参照,与DSP实际运行的结果进行比较。经分析,硬件实验结果与期望一致,图像实验板能够对单帧512×512的灰度图像进行压缩,在保证一定图像质量的前提下,能够获得较高的压缩率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 图像压缩技术概述
• 1.1.1 数据压缩的分类
• 1.1.2 图像压缩技术研究
• 1.1.3 图像压缩技术的评定标准
• 1.1.4 图像处理的硬件实现平台
• 1.2 基于DSP 的数字图像处理技术概述
• 1.2.1 DSP 的特点
• 1.2.2 DSP 器件的发展现状
• 1.2.3 基于DSP 的数字图像处理技术发展趋势
• 1.3 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.4 论文研究内容及结构
• 第2章 图像预处理算法的DSP 实现
• 2.1 数字图像预处理
• 2.2 数字图像处理内容
• 2.3 图像成像分析
• 2.4 图像处理算法流程
• 2.5 图像预处理算法的DSP 实现
• 2.5.1 图像的直方图均衡化原理及实现
• 2.5.2 图像的中值滤波算法原理及实现
• 2.5.3 图像的边缘检测原理及实现
• 2.6 本章小结
• 第3章 图像压缩编码方案
• 3.1 小波变换及其图像压缩应用
• 3.1.1 小波图像压缩技术研究现状
• 3.1.2 小波变换提升算法及实现
• 3.1.3 图像的小波变换
• 3.1.4 整数5/3 小波变换
• 3.2 小波变换多级分解级数的确定
• 3.3 分块离散小波变换
• 3.4 SPIHT 算法
• 3.4.1 空间方向树及集合划分规则
• 3.4.2 SPIHT 算法描述
• 3.4.3 SPIHT 提升算法
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于DSP 的图像压缩实现
• 4.1 硬件平台选择
• 4.1.1 硬件需求分析
• 4.1.2 TMS320C6713 数字信号处理器的特点
• 4.1.3 硬件平台
• 4.2 软件需求分析
• 4.3 压缩编码软件设计及实现
• 4.3.1 DSP 软件编程步骤
• 4.3.2 板卡初始化程序
• 4.3.3 应用程序开发过程
• 4.3.4 DSP 主程序流程介绍
• 4.3.5 小波变换
• 4.3.6 SPIHT 提升算法编码设计
• 4.4 DSP 程序代码优化
• 4.4.1 基于TMS320C6713 的软件开发
• 4.4.2 程序代码的优化方法
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真验证及结果分析
• 5.1 MATLAB 仿真分析
• 5.2 Lab Windows/CVI 仿真分析
• 5.2.1 小波变换仿真
• 5.2.2 SPIHT 编码仿真
• 5.3 CCS6000 仿真分析
• 5.3.1 小波变换仿真
• 5.3.2 SPIHT 编码仿真
• 5.4 误差分析与存储器利用
• 5.4.1 SPIHT 提升算法的抗误码能力问题分析
• 5.4.2 存储器资源使用
• 5.5 调试验证与性能分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 基于C6713DSP 图像均衡化处理程序代码
• 附录2 基于C6713DSP 图像中值滤波程序代码
• 附录3 基于C6713DSP 图像边缘检测程序代码
• 附录4 Mtalab 图像压缩仿真程序主程序代码
• 致谢