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基于图像平滑性判断矢量量化的图像压缩系统的研究

作　者: 张沁涛
导　师: 余宁梅
学　校: 西安理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 矢量量化 图像压缩算法 图像平滑性判断 码书设计算法 ASIC设计
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 9次
引　用: 0次
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内容摘要


现在人类已经进入到了信息化社会,很多领域都经常需要储存和传输大量的静态图像和视频图像。矢量量化作为一种有效的数据压缩技术,具有压缩比高,编解码算法简单,利于硬件实现的突出优点,因此被广泛应用于图像压缩编码领域。为了减小压缩算法运算量提高图像处理速度、提高图像压缩率以及得到稳定的图像质量,因此对矢量量化图像编码算法进行改进有重要意义；同时为了实现图像的实时传输,基于ASIC方式的图像编码系统的设计也是非常必要的。本论文在深入分析矢量量化中的关键技术和图像性质的基础上,重点对矢量量化码字匹配、码书设计及编码系统的ASIC结构设计进行了研究。首先,在普通矢量量化技术的基础上提出了基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码算法。该算法在保证稳定的图像质量的前提下,大大提高压缩比,并且很大程度上减小了运算量,减少了编码时间。为了得到更好的重构图像质量,又设计了一种码书生成新方法,用于生成与该算法适应的码书。并利用MATLAB对提出算法进行了仿真验证。其次,综合前期研究成果,将基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码算法,分块搜索算法和旋转取反码书压缩算法相结合,提出了基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码系统的设计方案。该方案将这三种算法的优点充分结合,使得系统在保证稳定的重构图像质量的前提下,达到实时传输的要求。最后,基于ASIC的设计方法,对整个系统进行RTL级的硬件设计。并对设计进行了综合以及验证。实验结果表明,与普通矢量量化图像编码算法相比,本论文提出的矢量量化编码系统对于不同细节程度的图像来说,编码速度提高了2～8倍,压缩比提高了22.37%～100%不等；同时在保证稳定信噪比的的前提下,硬件电路中存储码书的面积减少了87.5%。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1. 绪论  7-10
  1.1 课题研究背景及意义  7-9
  1.2 研究内容  9
  1.3 论文内容  9-10
2. 矢量量化技术  10-15
  2.1 矢量量化的原理及基本概念  10-11
  2.2 图像压缩的评价标准  11-12
  2.3 矢量量化关键技术  12-13
  2.4 矢量量化技术的改进方法  13-15
3. 基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码算法  15-26
  3.1 算法的提出  15
  3.2 算法的基本原理  15-18
  3.3 基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码算法的实现方法  18-23
    3.3.1 算法的实现方式  18-21
    3.3.2 相关阈值的取得  21-23
  3.4 算法仿真结果  23-26
4. 基于图像特性和分类图像像素统计规律的码书设计算法  26-37
  4.1 引言  26-27
  4.2 LBG算法  27-29
  4.3 基于图像特性和分类图像的像素统计规律的码书设计算法  29-35
    4.3.1 自然图像的一些特性  29-32
    4.3.2 基于图像特性和分类图像的像素统计规律的码书设计算法  32-35
  4.4 实验仿真结果  35-37
5. 基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码系统  37-47
  5.1 分块搜索算法  37-38
  5.2 旋转取反码书压缩算法  38-39
  5.3 图像压缩编码系统  39-47
    5.3.1 基于图像平滑性判断矢量量化的图像压缩系统构成  40-42
    5.3.2 基于图像平滑性判断矢量量化的图像编码系统工作原理  42-44
    5.3.3 仿真结果与分析  44-47
6. 图像编码系统的ASIC实现  47-60
  6.1 电路结构分析与参数确定  47-48
  6.2 图像编码系统的硬件结构  48-49
  6.3 图像编码硬件系统的工作流程  49-51
  6.4 图像编码系统的电路结构  51-56
    6.4.1 图像平滑性判断模块  51-52
    6.4.2 和值匹配模块  52-53
    6.4.3 失真测度计算模块  53-55
    6.4.4 其他模块介绍  55-56
  6.5 RTL级仿真与综合  56-60
    6.5.1 RTL级仿真  56-58
    6.5.2 门级综合及FPGA验证  58-60
7. 结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
附录  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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