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手机中的图像压缩编解码的软件实现技术研究

作　者: 何彪
导　师: 陈文
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 手机多媒体图像处理图像压缩 JPEG 算法优化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 46次
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内容摘要

作为一个基本的图像压缩方式,JPEG是应用十分广泛的静态图象压缩算法。也正因为如此JPEG标准已经广泛地应用于多媒体和网络中,尤其是在多媒体手机中,手机照相,彩信,无线上网等都会应用到JPEG格式。通常的多媒体手机的JPEG的编解码功能都是集成在硬件协处理器中的,这样会相对成本比较高。因此,通过软件程序设计出适合手机应用的图像压缩编解码算法已经成为多媒体低成本手机方案的重要研究方向,本文主要围绕如何在手机中利用软件来实现基于JPEG标准的图像压缩编解码展开讨论。首先介绍了JPEG编解码算法的基本原理,然后针对所采用的编解码的核心算法进行说明,并基于这些算法给出了C语言的实现,最后依据手机平台处理器的硬件特性,有针对性地对程序进行优化。从而使手机能够通过软件编程的方式实现JPEG的编解码功能,在降低手机成本的同时也简化了手机的硬件设计。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第一章手机图像编解码的研究背景  7-10
  1.1 图像编解码在手机应用中的重要性  7
  1.2 手机中的图像编解码与传统的图像编解码的比较  7-8
  1.3 手机中实现图像编解码涉及的软件硬件环境  8
  1.4 本课题涉及的任务  8
  1.5 论文的主要成果  8-10
第二章手机图像编解码设计思想  10-53
  2.1 JPEG 编码的算法描述  10-24
    2.1.1 编码框架概述  10
    2.1.2 获取原始图像的RGB 数据  10-12
    2.1.3 原始图像的预处理  12-14
    2.1.4 余弦变换  14-17
    2.1.5 量化及重排列  17-20
    2.1.6 熵编码  20-23
    2.1.7 输出压缩数据  23-24
  2.2 JPEG 解码的算法描述  24-30
    2.2.1 解码框架概述  24
    2.2.2 解析JPEG 文件格式  24-28
    2.2.3 熵解码  28-29
    2.2.4 反量化  29-30
    2.2.5 反余弦变换  30
    2.2.6 恢复图像数据  30
  2.3 JPEG 编码算法针对手机的改进优化  30-42
    2.3.1 对于RGB 源数据的预处理  30-31
    2.3.2 色彩格式的转换  31
    2.3.3 子采样选择  31-32
    2.3.4 源图像尺寸与压缩图像尺寸的匹配  32-33
    2.3.5 快速余弦变换算法  33-39
    2.3.6 量化算法的优化  39-40
    2.3.7 熵编码过程优化  40-41
    2.3.8 压缩数据整合  41-42
  2.4 JPEG 解码算法针对手机的改进优化  42-50
    2.4.1 压缩文件解析优化  42-44
    2.4.2 解压图像尺寸调整  44-46
    2.4.3 熵解码算法  46-50
  2.5 针对ARM 核的代码优化  50-53
    2.5.1 局部变量，函数参数及返回值类型的优化  50-51
    2.5.2 程序循环结构的优化  51-52
    2.5.3 结构体安排优化  52
    2.5.4 除法的优化  52-53
第三章手机图像编解码核心算法的软件实现  53-95
  3.1 编码核心算法的软件实现  53-75
    3.1.1 由RGB565 转换成YUV420  53-56
    3.1.2 最小编码块的组成  56-58
    3.1.3 余弦变换  58-62
    3.1.4 量化表设置  62-64
    3.1.5 余弦重排列及量化  64-65
    3.1.6 霍夫曼表的构建  65-70
    3.1.7 熵编码  70-72
    3.1.8 压缩数据组合  72-75
  3.2 解码核心算法的软件实现  75-95
    3.2.1 JPEG 文件标记解析架构  75-77
    3.2.2 JPEG 文件SOF 标记处理  77-79
    3.2.3 JPEG 文件SOS 标记处理  79
    3.2.4 JPEG 文件DQT 标记处理  79-80
    3.2.5 JPEG 文件DHT 标记处理  80-81
    3.2.6 JPEG 文件默认标记处理  81-82
    3.2.7 JPEG 文件尺寸映射  82-86
    3.2.8 数据熵解码预处理  86-88
    3.2.9 数据熵解码  88-90
    3.2.10 余弦反变换  90-95
第四章模块整体测试  95-98
  4.1 功能测试  95
  4.2 性能测试  95-97
    4.2.1 耗时测试  95-96
    4.2.2 性能参数  96-97
  4.3 测试结论  97-98
第五章设计总结  98-99
参考文献  99-101
致谢  101-102
攻读学位期间录用、发表和投稿的学术论文目录  102-104

手机中的图像压缩编解码的软件实现技术研究

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