基于列率内插分层编码的无损图像压缩及其DSP实现

论文摘要

图像的无损压缩是指在编码过程中仅仅去除图像的冗余,图像信息必须保证不丢失,从而可以完整的重建原始图像。主要用于一些需要对图像做进一步处理、重复压缩/解压缩、图像的获取代价昂贵,或者提供图像的要求质量未知等的领域,如医学图像、遥感图像、图像归档、高精度图像分析等。高效、实时的图像无损压缩技术一直是人们追求的目标。因此研究基于嵌入式DSP的高效的无损压缩方法有着重要的理论意义和实用价值。本论文主要研究了基于列率内插分层编码技术的无损压缩及其在DSP开发平台上的实现,文中首先介绍了重叠数字滤波器及如何构造IDCT二维重叠数字滤波器,研究了如何对图像进行亚取样及怎样对取样后的数据进行内插恢复,给出了进行无损压缩编码的实现过程。在研究了如何对图像进行内插恢复的基础上,本文选择IDCT低通有限滤波器作为内插模板,从压缩率和运算的复杂性方面确定了对图像进行抽取的最佳抽取层数和对各层残差及顶层数据的编码方法,通过实验确定对图像进行6层抽取,残差和顶层数据采用自适应算术编码,并详细介绍了自适应算术编码的实现过程。在VC6.0环境下,编写C语言程序,实现本算法对图像的无损压缩,给出了对经典的测试图像作无损压缩的码率,以及采用分层传输时,传输的残差层数和其对应恢复图像质量的关系。最后完成了本文算法在DSP开发平台上的实现。在本系统中选择了TI公司的TMS320DM642DSP,将编写的程序移植到DSP平台上,并设计图像的采集驱动模块和显示模块,使整个算法能在DSP平台上完整地实现。为提高程序的运行速度,结合C64xDSP的硬件特点进行了一系列的优化。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 图像压缩技术简介
• 1.2 图像无损压缩的基本方法
• 1.3 DSP 处理器发展现状
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.5 系统的整体方案
• 1.5.1 编码方案
• 1.5.2 解码方案
• 1.5.3 图像系统设计思路
• 第二章 重叠滤波内插
• 2.1 列率的定义
• 2.2 重叠滤波器内插
• 2.3 二维SDF 的构造
• 2.3.1 绪论
• 2.3.2 IDCT 二维SDF 的构造
• 2.3.3 二维低通7×7SDF 举例
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于列率内插分层编码的无损压缩
• 3.1 图像压缩的几个相关概念
• 3.2 亚取样及内插恢复
• 3.2.1 亚取样
• 3.2.2 内插恢复
• 3.2.3 列率内插滤波器类型的选择
• 3.3 最佳分层数的确定
• 3.4 残差和顶层数据的编码
• 3.4.1 压缩方法简介
• 3.4.2 算术编解码过程
• 3.4.3 自适应算术编码
• 3.5 本章小结
• 第四章 无损压缩相关国际标准
• 4.1 JBIG 标准简介
• 4.2 JPEG 标准简介
• 4.3 JPEG-LS 标准简介
• 4.3.1 邻域内容
• 4.3.2 普通和游程模式
• 4.3.3 近无损压缩
• 4.3.4 Golomb/Rice 编码
• 4.4 JPEG2000 标准简介
• 4.4.1 JPEG2000 基本流程
• 4.4.2 编码系统的基本框架
• 4.5 本方案的典型性能
• 4.6 本章小结
• 第五章 无损压缩技术在DSP 上的实现
• 5.1 DM642 的硬件特点
• 5.2 系统的软件设计与硬件模型
• 5.3 TMS320DM642 基本系统
• 5.4 图像采集模块
• 5.4.1 视频端口配置
• 5.4.2 EDMA 配置
• 5.4.3 TVP5150 的配置
• 5.4.4 缓存管理
• 5.5 图像处理模块
• 5.5.1 软件体系结构
• 5.5.2 各部分功能介绍及流程图
• 5.6 图像显示模块
• 5.7 程序优化
• 5.7.1 编译参数优化
• 5.7.2 优化C 语言程序
• 5.8 本章小结
• 第六章 论文工作总结与展望
• 6.1 论文完成的工作
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢