基于DAVINCI平台的低码率航拍图像压缩算法设计与实现

论文摘要

航拍图像在军事侦察、灾情监测等领域的应用越来越广泛,对图像压缩算法的要求越来越高。现有的图像压缩算法不能同时满足航拍图像低码率、高质量、高压缩比的要求。论文以JPEG2000框架为基础,提出基于Davinci硬件平台的低码率航拍图像压缩算法。论文的主要工作概述如下:(1)将窗口模式的小波变换算法应用于Davinci平台。针对硬件结构特点,提出使用窗口模式的小波实现方法。实验表明,小波变换的内存使用量减少,数据调度的时间缩短,算法的执行速度加快。(2)提出针对航拍图像压缩的小波系数处理方法。通过分析量化步长与压缩比之间的统计规律,提出基于统计规律的量化步长设计,减少冗余编码。针对航拍图像对边缘信息要求高的特点,提出小波子带位平面提升算法,比较完整地保留图像的边缘信息。(3)提出基于位平面优先级的率失真控制算法。实验表明,编码冗余度降低,EBCOT编码过程中的数据调度减少,图像压缩时间缩短。(4)针对Davinci平台优化算法。在算法实现过程中,使用DMA、并行流水等措施结合Davinci平台的特性,对算法进行优化并使用汇编重写部分代码。通过实验验证,本文提出的算法在Davinci平台上基本实现了低码率下实时高质量的压缩,能够满足从飞行器向地面站实时传输图像序列数据的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 相关研究工作
• 1.2.1 通用算法研究
• 1.2.2 硬件相关的算法研究
• 1.2.3 DSP 硬件平台的发展现状和趋势
• 1.3 本文主要研究内容及贡献
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 文章内容及组织结构
• 第二章 航拍图像编码框架及硬件平台
• 2.1 研究背景对算法的需求
• 2.2 Davinci 硬件平台
• 2.2.1 机载硬件平台
• 2.2.2 Davinci 主要技术特点
• 2.2.3 Davinci 处理器
• 2.2.4 Davinci 开发环境
• 2.2.5 Davinci 平台的优势
• 2.3 航拍图像压缩算法框架
• 2.3.1 JPEG2000 标准算法框架分析
• 2.3.2 基于硬件平台的航拍图像压缩算法框架
• 2.4 本章小结
• 第三章 小波变化算法的优化与实现
• 3.1 小波分析
• 3.1.1 理论基础
• 3.1.2 Mallat 算法
• 3.1.3 提升小波变换
• 3.2 针对航拍图像的小波基选择
• 3.3 基于窗口模式的小波变换
• 3.4 基于Davinci 平台的算法优化
• 3.4.1 读写的改进策略
• 3.4.2 算法并行策略
• 3.5 低码率下航拍图像的小波系数处理
• 3.5.1 子带位平面提升
• 3.5.2 基于统计规律的量化步长研究
• 3.6 实验结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 EBCOT 率失真控制算法设计与实现
• 4.1 PCRD-opt 算法研究
• 4.2 现有的改进算法
• 4.2.1 PSRA 算法
• 4.2.2 SBRA 算法
• 4.3 基于位平面优先级的率失真控制算法
• 4.3.1 算法思想和步骤
• 4.3.2 数据调度优化
• 4.4 实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 实验结果分析
• 5.1 算法流程
• 5.2 实验环境
• 5.3 实验结果
• 5.4 实验分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学习期间取得的学术成果