基于MPEG-21的三维矩阵彩色图像表征、编码与质量评价研究

论文摘要

由于彩色图像表示的三帧之间存在着色度冗余,如果不针对彩色图像表示的性质来充分利用色度冗余信息,那么将不会形成更为有效的压缩编码。与传统的彩色图像的压缩方法相比,基于MPEG-21的三维矩阵理论能够将彩色图像用一个统一的数学模型来表示,通过RGB空间到YCbCr空间的颜色空间转换后,采用新的三维子阵联合分割方式,将分块后的两类三维子阵作为一个数字项来考虑,能够与未来多媒体框架标准MPEG-21有很好的兼容性;同时采用线性非均匀标量量化方法,进一步提高了编码效率。仿真实验结果表明该方法的性能要稍优于JPEG标准。利用三维矩阵变换对彩色图像压缩编码的有效性,本文从主观和客观两方面出发,给出了一种来更为符合人眼视觉感知特性的彩色图像质量综合评价方案。

论文目录

• 提要
• 第1章 引言
• 1.1 论文研究的背景及内容
• 1.2 论文的结构安排
• 第2章 图像压缩编码基础
• 2.1 无损压缩编码
• 2.1.1 游程编码（RLE）
• 2.1.2 哈夫曼编码
• 2.1.3 字典编码
• 2.1.4 算术编码
• 2.2 有损压缩编码
• 2.2.1 变换编码
• 2.2.1.1 最优正交变换
• 2.2.1.2 离散余弦变换（DCT）
• 2.2.2 量化编码
• 2.2.2.1 矢量量化
• 2.2.2.2 标量量化
• 2.2.3 预测编码
• 2.2.4 多分辨率编码
• 2.2.4.1 金字塔编码
• 2.2.4.2 子带编码
• 2.2.4.3 小波变换编码
• 2.2.5 模型编码
• 2.2.6 分形编码
• 2.2.7 神经网络编码
• 2.3 混合压缩编码
• 2.3.1 JPEG 标准
• 2.3.2 JPEG2000 标准
• 第3章 MPEG-21 的最新进展
• 3.1 MPEG-21 产生的背景
• 3.2 MPEG-21 的组成部分
• 3.2.1 景象、技术和策略
• 3.2.2 数字项声明
• 3.2.3 数字项标识
• 3.2.4 知识产权管理与保护
• 3.2.5 权利描述语言
• 3.2.6 权利数据字典
• 3.2.7 数字项调节
• 3.2.8 参考软件
• 3.2.9 文件格式
• 3.2.10 数字项处理
• 3.2.11 标准其余部分介绍
• 3.3 MPEG-21 未来的发展趋势
• 第4章 三维矩阵变换理论
• 4.1 三维矩阵的基本定义
• 4.2 三维矩阵的运算准则
• 4.2.1 加法运算
• 4.2.2 数乘运算
• 4.2.3 乘法运算
• 4.2.4 转置运算
• 4.3 三维矩阵WDCT 变换及其性质
• 4.3.1 三维矩阵WDCT 变换
• 4.3.2 WDCT 的性质
• 4.3.3 三维矩阵WDCT 逆变换定义
• 第5章 基于MPEG-21 的彩色图像三维矩阵变换编码
• 5.1 彩色图像的三维矩阵表示
• 5.2 三维矩阵变换彩色图像压缩编码模型
• 5.2.1 原始彩色图像的选择
• 5.2.2 颜色空间的转换
• 5.2.3 三维子阵联合分割与数字项集成
• 5.2.4 三维子阵变换方法的选择
• 5.2.5 标量量化
• 5.2.6 彩色图像编码
• 5.2.6.1 预测编码
• 5.2.6.2 游程编码
• 5.2.6.3 哈夫曼编码
• 5.2.6.4 算术编码
• 第6章 彩色图像质量综合评价方案
• 6.1 图像质量评价方法发展概述
• 6.2 人眼的视觉特性
• 6.2.1 对比敏感度
• 6.2.2 亮度幅度非线性与视觉掩盖
• 6.3 彩色图像的视觉心理质量评价
• 6.3.1 噪声对图像质量的影响
• 6.3.2 失真敏感度模型
• 6.3.3 清晰度的定义与计算
• 6.3.4 边缘失真的计算
• 6.4 基于客观保真度的质量评价
• 6.4.1 亮度表现度的定义与计算
• 6.4.2 对比度表现度的定义与计算
• 6.4.3 结构相似度的计算
• 6.4.4 客观保真度的定义与计算
• 6.5 颜色信息的质量评价
• 6.5.1 颜色空间的选择与转换
• 6.5.2 基于HLS 颜色空间的颜色失真计算
• 6.6 彩色图像质量评价综合方案
• 第7章 仿真实验与结果分析
• 7.1 与JPEG 基本彩色系统的效果对比
• 7.1.1 采用哈夫曼编码下的对比结果
• 7.1.2 采用算术编码下的对比结果
• 7.2 与采用矢量量化的三维矩阵变换压缩方法对比
• 7.3 彩色图像质量综合评价方案分析
• 7.3.1 图像质量客观评价仿真结果分析
• 7.3.2 图像质量的主观评价仿真实验
• 7.3.3 本文方法的仿真实验分析
• 7.3.3.1 视觉心理因素的衡量
• 7.3.3.2 图像客观保真度的衡量
• 7.3.3.3 图像颜色失真的衡量
• 7.3.3.4 彩色图像质量的综合评价实验
• 7.3.4 本文方法与传统方法的比较
• 第8章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 摘要
• Abstract
• 致谢