小波圖像壓縮算法的研究.pdf

1、圖像是人們獲取信息的重要來源，特別是圖像的數(shù)字化后，數(shù)字圖像在傳輸和存儲的廣泛應(yīng)用過程中，經(jīng)常遇到數(shù)字圖像數(shù)據(jù)量巨大，而傳輸帶寬和存儲容量有限的矛盾。因此，如何減少這些數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量，就成為數(shù)字圖像處理中的一個(gè)重要任務(wù)。本論文對基于小波變換的圖像壓縮進(jìn)行了研究，主要包括以下內(nèi)容： 1.小波圖像壓縮研究 小波圖像壓縮是一種有別于傳統(tǒng)的DCT圖像壓縮，小波變換是一種時(shí)頻分解，每個(gè)小波系數(shù)都反映圖像的一個(gè)特定的空間范圍和特定

2、的頻率范圍內(nèi)的信息。一般說來，一幅典型自然圖像主要是由平坦區(qū)域和紋理區(qū)域以及相當(dāng)少的視覺敏感的邊界組成的，平坦區(qū)域的跳變很少，主要是由低頻成分組成；紋理區(qū)域則具有一定的跳變，因此這部分區(qū)域既含有部分高頻成分又包含部分低頻成分，而邊界區(qū)域則具有極大的跳變，這部分區(qū)域則集中了圖像絕大部分的高頻能量。小波變換將圖像的絕大部分能量壓縮到低頻子帶中，只有少數(shù)的能量分布在個(gè)高頻子帶。圖像小波變換系數(shù)具有下面幾個(gè)統(tǒng)計(jì)特性：空頻局部化，能量壓縮特性，子

3、帶內(nèi)小波系數(shù)的聚類特性，子帶間小波系數(shù)的相似性，小波系數(shù)幅度從低頻子帶到高頻子帶的衰減特性。這些特性能夠使得小波變換取得比DCT變換更好的壓縮性能。有許多利用這些小波系數(shù)特點(diǎn)的成功小波壓縮算法，包括EZW、SPIHT和EBCOT，本文對這些算法進(jìn)行了歸納，對實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 2.MC-SPIHT小波視頻壓縮方法 基于小波變換的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000已經(jīng)制定，因此小波變換在靜止圖像壓縮上已經(jīng)取得成功。

4、而將小波變換應(yīng)用到視頻編碼是目前研究的熱點(diǎn)。本文提出一種MC-SPIHT的小波視頻壓縮方法，MC-SPIHT在運(yùn)動預(yù)測采用HVSBM運(yùn)動預(yù)測方法，時(shí)域?yàn)V波采用MCTF方法，在眾多的小波編碼器中，SPIHT編碼器不僅編碼結(jié)構(gòu)優(yōu)良，而且算法簡單，本文將SPIHT作為小波視頻壓縮算法中的時(shí)域幀小波編碼方法，本文的MC-SPIHT編碼性能在中等壓縮碼率與H264基類有相當(dāng)?shù)膲嚎s性能。 在MC-SPIHT編碼方法中，時(shí)域haar濾波和二維

5、空間二維小波變換都是浮點(diǎn)運(yùn)算，本文對haar濾波和二維空間小波變換的小波系數(shù)進(jìn)行修正，得到一種整數(shù)haar時(shí)域?yàn)V波和整數(shù)二維空間小波變換，得到一種整數(shù)MC-SPIHT編碼方法，與MC-SPIHT編碼比較，編碼性能幾乎沒有下降。 3.分級SMC-SPIHT小波視頻壓縮方法 隨著視頻壓縮的廣泛應(yīng)用，不同性能視頻解碼終端設(shè)備，豐富的傳輸媒介，傳統(tǒng)的無分級能力的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)很難適合這些新應(yīng)用。而分級視頻壓縮能很好滿足這些新應(yīng)用，

6、MPEG2、MPEG4都有分級視頻壓縮能力，但由于基于運(yùn)動預(yù)測/運(yùn)動補(bǔ)償?shù)姆答伃h(huán)技術(shù)，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、壓縮效率低下、誤差累計(jì)的缺點(diǎn)。而基于小波變換的視頻壓縮卻很容易實(shí)現(xiàn)分級特性，基于本文的MC-SPIHT實(shí)現(xiàn)了分級SMC-SPIHT，SMC-SPIHT支持質(zhì)量分級特性，并且編碼性能與MC-SPIHT比較幾乎沒有下降。 4.小波圖像壓縮硬件實(shí)現(xiàn)研究 基于小波變換的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000壓縮性能優(yōu)秀，而應(yīng)用于視頻的M