全相位双正交变换研究及其图像编码应用

论文摘要

随着正交变换理论的日臻完善,正交变换已广泛应用于数字信号处理的各个领域。而关于双正交变换（BT）的研究开展得却很少。不过最近几年,一类新型的双正交变换——全相位双正交变换（APBT）在图像编码领域表现出良好的编码性能,成为该领域的一个亮点。本文主要研究全相位双正交变换在图像编码领域的应用。本文通过对全相位列率滤波理论的深入阐述,引入了三种全相位双正交变换:全相位离散余弦双正交变换（APDCBT）、全相位反离散余弦双正交变换（APIDCBT）和全相位Walsh双正交变换（APWBT）。它们与本文新构造的一种双正交变换——线性衰减离散余弦双正交变换（LDDCBT）,都可以代替离散余弦变换（DCT）,作为JPEG编码方案中的图像变换核。接着讨论了基于双正交变换的JPEG编码方案（BT-JPEG）的一些细节,并将其编码性能与基于DCT的JPEG编码方案（DCT-JPEG）作了比较,实验结果表明,BT-JPEG的优势在于低码率时能够有效地抑制方块效应。在BT-JPEG编码框架下,采用先频域加噪后空域去噪（NIFID）的去块效应算法,较好地消除了低码率条件下重建图像的方块效应,使其主客观质量进一步得到提升。鉴于累进图像编码具有码率易控、编码效率高等优点,本文根据嵌入式零树小波（EZW）算法和层树分集（SPIHT）算法的原理,分别设计了基于双正交变换的EZW算法（BT-EZW）和基于双正交变换的SPIHT算法（BT-SPIHT）。实验结果表明,BT-EZW和BT-SPIHT在低码率条件下重建图像的主客观质量明显优于DCT-JPEG。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 正交变换与双正交变换
• 1.2 数字图像编码概述
• 1.3 图像质量的评价准则
• 1.4 本论文研究内容和组织结构
• 第二章 全相位双正交变换的引入
• 2.1 全相位离散余弦列率滤波器
• 2.2 全相位双正交变换的引入
• 2.2.1 全相位离散余弦双正交变换
• 2.2.2 全相位反离散余弦双正交变换
• 2.2.3 全相位Walsh 双正交变换
• 2.3 小结
• 第三章 基于双正交变换的 JPEG 图像编码
• 3.1 新的图像变换核
• 3.1.1 APDCBT
• 3.1.2 APIDCBT
• 3.1.3 APWBT
• 3.1.4 LDDCBT
• 3.2 BT-JPEG 的编码性能
• 3.2.1 实验数据
• 3.2.2 实验数据分析
• 3.3 小结
• 第四章 BT-JPEG 重建图像的一种去块效应算法
• 4.1 先频域加噪后空域去噪的去块效应算法（NIFID）
• 4.2 NIFID 算法在BT-JPEG 框架下的应用
• 4.3 小结
• 第五章 基于双正交变换的累进图像编码
• 5.1 累进图像编码发展概况
• 5.2 嵌入式零树小波算法（EZW）
• 5.2.1 零树结构
• 5.2.2 逐次逼近量化（SAQ）
• 5.2.3 EZW 编解码实例
• 5.2.4 自适应算术编码
• 5.3 层树分集算法（SPIHT）
• 5.3.1 累进图像传输特点
• 5.3.2 分级排序算法
• 5.3.3 SPIHT 算法步骤
• 5.3.4 SPIHT 算法实例
• 5.4 基于块变换的累进图像编码
• 5.4.1 DCT-SPIHT
• 5.4.2 BT-EZW 与BT-SPIHT
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢