基于整数小波变换和色彩保真的彩色图像压缩编码算法的研究

论文摘要

图像压缩编码作为图像处理技术的主要分支之一,已在许多领域得到了广泛应用。随着现代科学技术的发展,图像压缩性能的比较,已不再是单一压缩比的简单比较,重构图像的视觉效果越来越受到重视,尤其是对于对色彩再现要求较高的领域,就要求在图像压缩编码时尽可能保护图像的色彩信息,达到压缩比和视觉效果的综合性能最佳。 论文设计了一种具有色彩保护功能的彩色图像压缩编码算法——基于彩色图像重要成分优先编码算法。本算法对图像色彩的保护编码策略主要体现在图像色彩空间选取、小波变换和图像编码方法三部分。在图像色彩空间选取部分,选取转换后图像能量主要集中在亮度分量上,而在两个色度分量上能量平均分布的色彩空间;在小波变换部分,从图像数据的小波分析出发,重点分析小波基对图像编码的影响、小波选择原则以及图像边界处理方式等关键技术,详细分析了小波的提升格式,在此基础上,给出了算法采用的整数小波基,对图像边界区域采用对称周期延拓的方法;在图像小波系数编码部分,综合考虑人眼的视觉生理与心理特性、小波系数特性以及图像各分量之间的相关性、色差最小化控制等原则,在嵌入式零树小波编码(EZW)算法基础上,借鉴、综合已有的多种改进形式,提出了一些新的改进,如重要系数优先编码机制、零树扩展等,设计了本文编码器。 在编码算法性能评价中,采用重构图像的峰值信噪比、均值色差、峰值绝对误差等多种图像压缩性能客观评价参数对图像质量进行评价,并给出了图像视觉效果比较,通过与现行的图像压缩标准JPEG和JPEG2000进行对比,结果表明,本文提出的算法取得了良好的压缩效果和色彩保护性能,基本上实现了课题预定目标。

论文目录

• 第一章 综述
• 1.1 图像编码技术概述
• 1.2 图像压缩的国际标准
• 1.2.1 JPEG
• 1.2.2 JPEG2000
• 1.3 课题研究的内容
• 1.3.1 课题背景
• 1.3.2 课题意义
• 1.3.3 课题解决的问题
• 1.3.4 编码器的基本框架
• 1.3.5 论文章节安排
• 第二章 色彩空间转换
• 2.1 色彩空间基础知识
• 2.1.1 色彩空间
• 2.1.2 色彩空间转换
• 2.2 色彩空间转换模型及转换算法的选择
• 2.2.1 色彩空间转换模型选取的原则
• 2.2.2 色彩空间分析
• 2.3 课题色彩空间转换解决方案
• 2.3.1 选定的色彩空间
• 2.3.2 图像直流平移
• 2.3.3 目的色彩空间抽样
• 第三章 图像小波变换
• 3.1 图像数据小波分析
• 3.2 小波变换关键技术分析
• 3.2.1 小波基选择原则
• 3.2.2 小波基的选择
• 3.2.3 小波变换边界处理
• 3.3 整数小波变换
• 3.4 课题小波变换解决方案
• 第四章 编码算法实现
• 4.1 基于小波变换的编码方法
• 4.1.1 图像小波系数矩阵的特征分析
• 4.1.2 嵌入式小波编码
• 4.2 算法构造
• 4.2.1 色差最小化控制原则
• 4.2.2 EZW存在的主要问题及编码策略
• 4.2.3 低频信息无损编码
• 4.2.4 零树扩展（X树）
• 4.2.5 高频子带重要系数优先扫描机制
• 4.2.6 两次子带预扫描机制
• 4.2.7 联合编码
• 4.2.8 算法编码流程
• 第五章 编码算法性能评价
• 5.1 彩色图像质量评价方法
• 5.1.1 峰值信噪比
• 5.1.2 基于图像色差的评价方法
• 5.2 性能评价
• 5.2.1 实验图像
• 5.2.2 实验结果
• 5.2.3 结果评价
• 第六章 系统简介
• 6.1 开发平台
• 6.2 程序运行界面及功能简介
• 6.2.1 色彩空间比较界面
• 6.2.2 压缩参数设置界面
• 6.2.3 图像压缩性能评价界面
• 6.2.4 重构图像差图分析界面
• 6.2.5 命令窗口
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 课题工作的不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表论文及获奖情况