基于小波变换的序列图像感兴趣区域编码

论文题目: 基于小波变换的序列图像感兴趣区域编码

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学工程

作者: 梁燕

导师: 刘文耀

关键词: 序列图像编码,感兴趣区域,小波变换,运动估计,感兴趣区域跟踪

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 感兴趣区域(Region-of-interest,ROI)编码技术,即在图像中的感兴趣区域采用低压缩比的有损压缩,甚至无损压缩;而在非感兴趣(背景)区域,采用高压缩比的有损压缩,这样既能够获得较高的全图压缩比,又可以保持图像中的重要信息不丢失,为解决图像压缩比与重建图像质量之间的矛盾提供了一个新的思路,具有重要的理论意义和应用价值。根据国内和国际上的相关研究,本文对序列图像ROI编码中的几项关键技术进行了探讨,主要包括ROI位平面偏移方法、序列图像的运动估计算法,以及对ROI的动态跟踪算法等,其目的是建立一种实用的序列图像ROI编码系统,为未来的遥感图像分析、远程医疗和视频通信等应用领域提供算法支持。本文的创新性工作概括如下:1、提出了一种通用的部分位平面偏移方法(Generalized Partial Bitplanes ShiftMethod,GPBShift)。与标准方法中将全部位平面用统一的偏移值进行移位不同,该方法将ROI系数和背景系数的位平面分别划分成两部分,进行不同的位平面偏移。GPBShift方法兼容Maxshift、GBbBShift和PSBShift三种方法,并提供比上述方法更大的灵活性。它不仅能够在不需要传输ROI形状信息的情况下,对任意形状的ROI进行编码,而且通过选择偏移值,可以灵活调整ROI和背景区的相对压缩质量。此外,它还能够根据不同的优先级,编码多个ROI区域。2、提出了一种可预测搜索起点的自适应交叉—准菱形搜索算法(PredictiveAdaptive Cross-Quasi-Diamond Search Algorithm,PACQDSA)。根据序列图像中运动矢量的交叉—中心偏置分布特性和矢量间的时空相关性,该算法设计了一种交叉—准菱形搜索模板,并融合搜索起点预测、半途中止准则和自适应搜索模式等技术,在保证搜索精度的同时,大幅度提高了运动估计的速度,尤其对于大运动序列,具有更明显的优势。3、提出了一种基于Hausdorff距离的ROI跟踪算法。该方法首先采用一种新型的非线性边缘检测算法提取ROI模板和待匹配图像帧的边缘特征点,接着用Hausdorff距离将ROI模板的二维二值模型与后续帧进行匹配,然后采用一种基于运动相连成分的模型刷新方法对模型的每一帧进行更新,最终利用二值模型从视频序列中提取出ROI。4、提出了一种适于图像压缩的小波基选择和评估的新方法。通过分析小波基函数的数学特性,该方法提出用六个指标全面评估小波基的压缩性能。这六个指标包括:熵H、编码增益G、峰—峰比PPR和增益的乘积PPR×G、最低频子带重构图像的峰值信噪比PSNR、能量集中特性,以及能量分布特性。实验结果显示:该方法能够正确对小波基进行评估,并据此选择出适当的小波基。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 本课题研究的目的和意义

1.1.1 图像压缩编码的必要性

1.1.2 实现 ROI 编码的目的和意义

1.2 ROI 编码技术的研究现状

1.2.1 静止图像的 ROI 编码技术

1.2.2 序列图像的 ROI 编码技术

1.3 ROI 编码技术研究中的难点问题

1.4 论文的主要工作

第二章 图像压缩中的小波变换

2.1 小波变换的基本理论

2.1.1 小波的基本概念

2.1.2 多分辨率分析

2.1.3 Mallat 算法

2.2 图像压缩中的小波基选择与评估

2.2.1 小波基选择的依据

2.2.2 小波基的评估指标

2.2.3 一些典型小波基的性能评估实验结果及其分析

2.2.4 编码实验

2.2.5 小波基的选择原则

2.3 小波变换的提升方法(Lifting Scheme)

2.3.1 提升方法的实现过程

2.3.2 提升方法和传统卷积方法的比较

2.3.3 D9/7 小波的提升实现

2.4 小结

第三章 静止图像 ROI 编码的关键技术

3.1 通用的部分位平面偏移方法(GPBShift)

3.1.1 现有的 ROI 算法及其性能分析

3.1.2 GPBShift 方法的基本原理

3.1.3 实验与比较

3.2 实现 ROI 编码的其它技术

3.2.1 ROI对应小波系数的标定

3.2.2 基于ROI 的SPIHT 编码算法

3.3 基于 ROI 的交互式图像编码方案

3.3.1 编码方案的实现过程

3.3.2 ROI 的分裂

3.3.3 实验结果

3.4 小结

第四章 基于起点预测的自适应交叉—准菱形运动估计算法

4.1 对常用的运动矢量搜索算法的性能分析

4.1.1 全搜索法

4.1.2 三步搜索法

4.1.3 新三步搜索法

4.1.4 四步搜索法

4.1.5 钻石搜索法

4.1.6 六角形搜索法

4.2 基本的交叉—准菱形搜索算法

4.2.1 运动矢量的交叉—中心偏置分布特性

4.2.2 交叉—准菱形搜索模板及基本的搜索策略

4.3 可预测起点的自适应交叉—准菱形搜索算法(PACQDSA)

4.3.1 搜索起点预测

4.3.2 搜索中止准则

4.3.3 自适应确定搜索模式

4.3.4 算法描述

4.4 实验结果与分析

4.4.1 搜索速度的比较

4.4.2 搜索准确性的比较

4.4.3 主观效果的比较

4.5 小结

第五章 基于 Hausdorff 距离的感兴趣区域跟踪算法

5.1 一种新型的非线性边缘检测算法

5.1.1 非线性双窗口算子

5.1.2 非线性边缘检测算法

5.1.3 实验结果

5.2 基于Hausdorff 距离的ROI 跟踪算法

5.2.1 Hausdorff 距离(HD)

5.2.2 ROI跟踪算法的实现

5.3 实验结果与分析

5.4 小结

第六章 彩色序列图像 ROI 编码的实验结果

6.1 彩色序列图像的 ROI 编码方法

6.1.1 彩色图像的处理方法

6.1.2 彩色序列图像 ROI 编码/解码器的原理

6.2 彩色序列图像ROI 编码的实验系统

6.3 彩色序列图像ROI 编码的实验结果

6.4 小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 前景展望

参考文献

攻读博士期间发表的论文和参加科研情况

附录

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

• [1].序列图像中微弱点状运动目标检测及跟踪技术研究[D]. 陈颖.电子科技大学2003

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• [5].基于小波变换的空间遥感图像实时压缩方法研究[D]. 柯丽.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2005
• [6].小波序列图像压缩编码VLSI结构研究[D]. 王晓东.天津大学2005
• [7].基于小波变换的低码率图像编码研究[D]. 李建欣.南京理工大学2006
• [8].基于小波变换的图像压缩编码研究[D]. 刘利章.西北工业大学2005

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