论文摘要
数字图像的表示需要大量的数据,但是图像数据是高度相关的,或者说存在冗余信息,去掉这些冗余信息后可以有效压缩图像,同时又不会损害图像的有效信息。而数字图像压缩就是为了解决图像数据量大,存储和传输困难这些问题的。本文以高保真的图像使用硬件实现的应用为目标,认真研究JPEG 2000图像压缩标准的编码过程,对其算法进行较深入的分析及讨论。在上述的基础上,根据硬件实现的特点,提出了自己的优化方案:从率失真优化截取算法入手,采用了一种新的截断歧异点处理的算法,除去了原算法中的可能产生的反复迭化,简化了硬件实现,降低了对硬件存储器的要求,但图像质量无明显下降。优化码率控制中的二分查找法中的码流长度的计算方法,使用相对比值来代替原算法中多次调用标记树编码的部分,从而提高硬件的并行度。详细分析了JPEG 2000的EBCOT中的T2编码器中的标记树算法的原理,了解了其实现难度,通过控制小波变换后产生的子带中码块个数来简化标记树算法在硬件中的实现,使其产生的码流格式仍符合JPEG 2000的码流标准,从而简化标记树编码的硬件实现,也可以大量减少存储器。分析了JPEG 2000信息头的格式,对特定图像的信息头的硬件编码使用固化的方法实现,跳过信息头编码部分。通过以上几种优化方法,可以较大的提高硬件的并行度,降低硬件实现难度,减少存储空间,而压缩后的图像质量控制在可以接受的范围内。根据JPEG 2000标准中,不同参数对最终图像的码流长度可能产生的影响,在特定的图像条件下,总结出回归公式,然后使用该回归公式来预测最终的每个码块的码流截断位置,实现了一种实时截断码率控制算法。使用这种算法替代原JPEG 2000中的率失真优化进行后压缩处理算法,可以明显减少原算法中大量计算,降低系统对存储器的要求,也能有效的提高系统的运行速度。最后对进一步的工作方向进行了简要的讨论。
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摘要ABSTRACT第1章 绪言1.1 数字图像处理简介1.2 数字图像发展背景1.3 数字图像的主要特点1.4 国内外研究现状、发展动态1.5 本文的基本结构第2章 数字图像压缩知识简介2.1 进行图像数据压缩的基本原理2.2 数字图像的熵2.3 无损和有损压缩2.3.1 无损和有损定义2.3.2 常见编码算法2.4 有损压缩与失真2.5 压缩度量第3章 JPEG 2000算法标准介绍3.1 WEB 图象压缩的革命与 JPEG 2000的诞生3.2 JEPG2000标准的特点3.3 JPEG 2000的相关应用与软件支持3.4 JPEG和 JPEG 2000静态图像的实际效果3.4.1 图像压缩主观效果对比3.4.2 局部压缩3.5 JPEG 2000编解码系统基本框架3.6 JPEG 2000中的核心算法3.6.1 小波变换3.6.2 量化3.6.3 熵编码3.6.4 独立嵌入块3.6.5 质量层与结构3.6.6 算法及编码结构3.6.7 结论3.7 对 JPEG 2000的未来展望第4章 嵌入式码率控制分析及基于硬件实现的优化4.1 JPEG 2000标准中的码率控制4.2 最佳内嵌编码（EBCOT）详细分析和处理4.3 率失真算法码控截断点基于硬件实现的改进4.3.1 率失真算法分析4.3.2 率失真码流截断优化计算4.3.2 率失真码流截断优化算法的实现4.3.3 实际图像PSNR对比结果4.4 码控中二分法计算码流长度的优化4.4.1 T2编码器二分查找算法中码流长度的计算方法的分析4.4.2 T2编码器二分查找算法的码流长度的优化计算4.4.3 附加信息长度统计信息4.5 标记树的硬件实现优化4.5.1 T2编码器中的标记树编码计算过程4.5.2 标记树的优化算法分析4.6 JPEG 2000文件文件头分析4.6.1 JPEG 2000信息头分析4.6.2 JPEG 2000信息头的硬件实现处理4.6.3 信息头优化算法结果分析4.7 优化总结第5章 JPEG 2000实时截断码率控制算法5.1 压缩后率失真优化方法优缺点分析5.2 实时截断码率控制算法的分析5.2.1 最终码流与图像压缩参数的关系分析5.2.2 实时截断码率控制算法的设计5.2.3 数学回归分析的简介5.2.4 回归分析的结果5.3 结果比较5.4 实时截断码率控制算法的结论第6章 总结与展望6.1 本文的总结6.2 进一步的工作方向致谢参考文献个人简历 在校期间发表的学术论文与研究成果
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