多核机群下基于小波原理的并行图像压缩与解压缩

论文摘要

图像压缩技术是多媒体技术研究的重点问题,其中嵌入式零树小波压缩算法又被认为是迄今为止最有效的压缩算法,但因为压缩过程是一个耗时的过程,所以为了更好地扩展嵌入式零树小波压缩算法的应用,应该寻求更为有效的方法来缩短压缩时间。随着计算机技术的不断发展,多核技术应运而生,这也使并行技术得到了长足的发展。本论文就是将多核技术与嵌入式零树小波压缩方法相结合,在得到好的压缩效果的同时也缩短了压缩时间。本文首先介绍了串行嵌入式零树算法的实现过程。然后介绍了嵌入式零树算法是如何在多核机群上实现并行化的,并给出两种并行算法:第一种是仅使用MPI编程模式的并行算法,该算法实现的是机群各节点间的并行化,第二种是使用了MPI+OpenMP混合并行算法。混合并行算法由MPI实现节点间的并行化,OpenMP实现节点内部的并行化,即实现了两级并行。最后通过实验分析了串行程序的效果、对比了串行程序与并行程序的性能。结果表明,嵌入式零树算法的图像恢复效果很理想。同时,发现随着数据量的增多,不论MPI并行算法还是MPI+OpenMP并行算法相对于串行算法的运行效率都有明显的提高,其中又以MPI+OpenMP并行算法的效果最好。

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摘要

ABSTRACT

图表目录

第一章绪论

1.1 论文研究背景

1.2 论文研究的内容

第二章小波分析原理介绍

2.1 小波的基本概念

2.2 连续小波变换的定义

2.3 离散小波变换

2.3.1 离散二进小波变换

2.3.2 Mallat算法

2.4 二维图像信号的小波分解

2.5 提升小波变换

第三章图像压缩技术

3.1 简介

3.2 图像压缩分类

3.3 嵌入式零树小波编码

3.3.1 零树介绍

3.3.2 零树编码过程

第四章 MPI和OpenMP混合编程

4.1 MPI与OpenMP概述

4.1.1 MPI概述

4.1.2 OpenMP概述

4.2 MPI和OpenMP混合编程

4.2.1 MPI+OpenMP混合编程模型

4.2.2 MPI+OpenMP混合编程模式的实现

第五章嵌入式零树小波编码的实现及并行化

5.1 测试环境介绍

5.2 串行压缩与解压缩程序实现

5.2.1 24位bmp真彩色图片的读取

5.2.2 提升小波变换

5.2.3 嵌入式零树小波编码、解码过程

5.2.4 串行图像效果分析

5.3 在多核机群系统上的并行压缩与解压缩程序的分析

5.3.1 并行压缩与解压缩程序实现

5.3.2 并行程序测试结果

第六章总结及进一步工作

6.1 总结

6.2 进一步的工作

参考文献

致谢

多核机群下基于小波原理的并行图像压缩与解压缩

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