基于小波零树的图像压缩算法的研究与改进

基于小波零树的图像压缩算法的研究与改进

周志龙[1]2003年在《基于小波零树的图像压缩算法的研究与改进》文中研究说明本文就静态图像数据压缩编码方法进行了研究,提出了一种改进的基于小波变换的零树编码方法,通过实验证明了此方法的有效性。 作为通信、介质存贮、数据发行、多媒体计算机等技术的关键环节,图像压缩编码算法的研究是信息技术中最活跃的研究领域之一,尤其是进入21世纪以后,电子技术和通信技术的发展使可视电话、会议电视、数字电视、高清晰度电视、多媒体计算机、信息高速公路等的生产和建立成为可能。在这一背景下,探索高效图像压缩编码算法无疑将成为主要任务之一,对其研究也将成为国际公认的热点之一。 从论文的结构来看,主要分为六部分:首先,介绍了课题提出的背景及意义;然后,简单介绍了数字图像压缩的有关知识和目前国际上制定的图像压缩的标准以及图像压缩技术的发展过程;接下来,从小波变换的原理出发,通过实验,对图像进行小波变换后小波系数的特点进行分析,讨论了其适用于图像压缩编码的优势;从小波变换用于图像压缩应考虑的几个问题入手,对不同小波基的性能、分解层数以及边界延拓方式进行了实验分析,提出了更有利于图像压缩的方法;然后,根据变换系数的分布特点,分析了零树量化编码的优缺点,并简单介绍了零树量化编码的概念及实现流程,在传统的零树编码算法的基础之上,提出了改进的图像压缩编码算法,最后,对实验数据进行了结果分析。 改进算法包括了以下几个方面: 对图像进行小波变换时,选择了更合适图像编码的Z97双正交小波基。通过实验分析,对边界处理问题采用了对称周期延拓方法,提高了压缩效果。 由于最低频部分集中了绝大部分能量,其失真将严重地影响整个图像的恢复质量,因此对其进行单独处理,本论文尝试了采用DPCM方法进行编码,充分利用了低频系数的相关性,提高了压缩比。 对于小波变换后的小波系数的高频部分,根据其分布特性和人眼的视觉特性,采用视觉模型对零树量化过程的阈值进行修正,有效地去除视觉冗余;对各高频子图采用多级树集合分割的零树编码方法,有效地利用系数编码剩余符号,进一步提高压缩比。

郑晓燕[2]2007年在《基于小波零树的静态图像压缩算法的研究》文中研究指明在多媒体技术日益广泛的今天,图像的通信和存储占有重要的位置,数字图像包含信息量巨大的特殊性使得压缩技术成为其关键,因而探索高效图像压缩编码算法无疑将成为国际公认的热点之一。小波理论是近年发展起来的新的数学分支,因其良好的空间一频率局部特性和与人眼视觉特性相符的变换机制,成为当前图像压缩编码的主要研究方向之一,该方法是继傅立叶变换和离散余弦变换后一种新的图像压缩算法,将图像分解成与人类视觉特性相匹配的不同分辨率、不同方向特性的子带,并将能量集中于某些子带,利于编码,且对整幅图进行变换,比传统余弦变换编码有很大提高。 本文首先介绍了图像压缩编码的基本理论和JPEG静态图像压缩标准,为本文的研究方向确定了依据。 接着通过实验比较了JPEG和JPEG2000两种静态图像压缩标准。并详细研究了JPEG2000其中用到的一些核心技术,如EBCOT算法和感兴趣区域编码技术等。 其次描述了小波变换的图像压缩编码,引入了小波变换图像压缩理论基础。分析讨论了小波变换编码在图像压缩领域的优势,探讨了在图像压缩方面对小波基的评价标准,结合实际应用,选择合适的小波基进行图像编码。 然后研究了小波零树压缩编码,对零树编码思想进行了研究,结合目前比较成功的零树编码EZW和SPIHT,提出其存在的优点和不足,尝试提出改进的小波零树编码算法。该算法结合了DPCM和零树编码,并结合视觉特性对阈值进行了更正,减少视觉冗余。设计开发出小波零树图像压缩编码的软件系统,对实验结果进行分析研究,主要从客观信噪比和主观信噪比方面,从而论证所提出的改进的零树编码算法的性能优势,具有实际的应用价值。

刘学锋[3]2006年在《基于小波零树的嵌入式图像编码技术的研究与改进》文中研究指明小波变换技术以其良好的空间—频率局部特性和与人眼视觉特性相符的变换机制,在图像编码领域得到了广泛的应用和研究。其中,针对小波系数的树形结构,已出现了许多经典的图像编码算法,但其还存在一定的不足,对其展开研究有着重要的意义。 本论文阐述了小波变换和图像编码的基础理论,分析了嵌入式小波零树EZW图像编码算法和其经典改进算法的原理;研究了图像小波变换中小波基的选择、分解层数和边界处理问题,在大量仿真结果基础上给出了一些重要结论;针对EZW算法的不足,提出了一种新的嵌入式图像编码方法—基于小波树能量的嵌入式图像编码算法。仿真结果表明,改进算法与EZW相比,重构图像的峰值信噪比(PSNR)在不同压缩比下都有一定的提高。 本论文的主要研究成果和结论有: (1) 对一般自然图像作小波变换时,采用(9,7)双正交小波并对图像作对称周期延拓能获得较好的重构质量。 (2) 提出了小波树能量的概念,并利用它来设计改进算法中小波树编码的扫描次序,实现了编码时的能量优先性原则。 (3) 针对EZW算法不能有效地消除图像小波变换域中的级内冗余,在改进算法中设计了一种新的扫描方法和有效值映射的表示方法。

高尚兵[4]2006年在《基于小波零树和分形理论的图像压缩研究》文中研究说明随着信息网络化的发展,多媒体技术的日益进展,数字图像信息作为最重要的信息之一,被愈来愈广泛的使用。因其数据量大,图像压缩技术显得越来越重要。本文介绍了当前几种最为广泛使用的图像压缩编码:小波零树编码和分形编码,讨论了它们的优缺点及发展前景,并分别对多级树集合分裂算法和DCT域分形图像编码进行改进。最后对图像压缩算法进行了总结和展望。本文就是在这种情况下对图像压缩编码方法做了一些研究工作,主要包括叁个方面的内容: 对SPIHT进行了研究,提出了基于9-7整数小波变换的改进的SPIHT。它首先对图像整数小波分解,然后对低频子带图像采用DPCM预测编码,对高频子带改变扫描方式来获得最大系数和按照频率优先的原则输出系数。实验结果表明算法在相同的输出码率情况下不仅得到了更好的恢复效果,而且缩短了编码时间。 对DCT域的分形编码算法进行了研究,提出了改进的算法。首先,基于人眼视觉系统选择平坦块。然后选择出DCT域中的均匀部分,直接将其直流部分编码输出,不需分形匹配。为了降低匹配时间,在DCT域中,定义域块的8种变换的计算可以简化为两组内积。结果表明,在相同的匹配误差的情况下,该算法得到了更好的恢复效果,并且缩短了编码时间。 在对小波系数特征结构分析的基础上,针对小波系数的两大特点,分别利用分形和零树的方式进行小波系数编码。对于分形编码,针对小波高频系数无直流分量的特点,改变了传统误差距离的选取,通过加入误差校正矩阵,减少了误差累积现象。理论分析和实验结果表明,相对于一般的分形及零树编码方式,在图像效果方面和压缩比上,都有很大的提高。

汪辉进[5]2017年在《基于小波变换的图像压缩改进算法及其性能分析》文中指出从小波变换入手,简要介绍了基于小波变换的图像压缩基本原理和基本过程,在此基础上对分层小波树集合分割算法、优化截断点的嵌入块编码算法以及嵌入式小波零树图像编码3种基于小波变换的图像压缩改进算法的优缺点进行了分析,最后着重对嵌入式小波零树图像编码算法进行了论述,并针对嵌入式小波零树图像编码算法的缺陷提出了相应的改进方法.通过由浅入深的分析,使人们对基于小波变换的图像压缩改进算法及其性能有了初步的了解,以期在图像压缩技术领域对大家有所启迪.

胡峰[6]2003年在《小波零树编码在图像压缩及其去噪中的应用研究》文中指出图像压缩编码技术是多媒体通信技术中的关键技术,近年来各种压缩标准应运而生(例如JPEG2000和MPEG-4),这两个标准都推荐使用小波变换技术来编码。本文主要研究了小波零树编码在图像压缩及其去噪中的应用,提出了一些改进算法;最后对各种基于小波零树思想的压缩编码方法进行比较和总结。 本文首先阐述了各种图像压缩方法和视频图像压缩标准,用于图像压缩的小波变换基本理论;其次介绍了基于小波零树编码思想的两种成功的图像编码算法嵌入式零树编码算法EZW和多层次零树编码算法SPIHT。本文提出了两种改进算法,算法一:DPCM、零树和游程相结合的改进算法;算法二:DPCM、零树和矢量量化相结合的改进算法;仿真结果表明这两种改进算法无论从客观信噪比还是从主观质量都取得了很好的效果,从而证明改进方案是有实际意义的;然后是含噪图像的小波零树编码去噪研究,软门限去噪以后采用第一种改进算法对图像进一步压缩,解压后的仿真结果显示噪声得到了很好的去除;最后是对基于零树编码思想的各种编码方法进行总结、分析和比较。

蒋鹏[7]2007年在《基于小波变换的感兴趣区域压缩编码技术研究》文中研究说明感兴趣区域编码是当前图像压缩编码研究的一个热点,它的高压缩率和与用户的可交互性具有很大的吸引力。尤其3G网运行将给它带来更广阔的应用前景。本文在对目前国内外进行感兴趣区域编码的两种标准算法(最大位移算法和一般位移法)研究的基础上,介绍了一种改进的基于小波变换的ROI编码算法,并通过MATLAB编程对该算法进行了实现和分析。实验表明这种算法有四个基本的优点:(1)它支持任意形状的ROI编码,而不需要编码ROI的形状信息(2)它允许不同的小波子带有不同的ROI定义(3)采用合适的位移因子它可以控制ROI区域和BG区域重建图像质量的对比度(4)在低比特率情况下,能够对一幅图像中的具有不同优先级的多个ROI区域进行有效的编码。本文的成果和JPEG2000标准相结合将有很广泛的应用空间。

陈慧, 龙飞, 段智云[8]2016年在《一种基于小波零树编码和K-mean聚类的图像压缩的实现》文中认为针对在低比特率时图像存在严重的方块效应等不足,本文提出了一种基于小波零树编码和K-mean聚类的图像压缩算法。其中基于小波零树的图像编码克服了图像JPEG标准压缩算法在统计值较少时的方块效应现象,通过K-mean聚类算法可以改善小波零树编码算法中没有充分考虑到小波系数同一子带中相邻元素之间相关性的缺陷。实验结果表明,此改进的图像编码算法具有较好的信噪比和压缩比。

王虹, 张昱[9]2004年在《基于小波零树结构的图像压缩算法的改进与实现》文中研究说明基于小波变换的图像编码是一种有效的图像压缩方法 ,近几年来得到了广泛的发展 ,其中最着名的是 Shapiro提出的小波零树编码 (EZW)方法。文章根据小波零树的结构 ,并结合量化编码理论 ,对 EZW算法进行了改进。仿真实验证明 ,在相同的压缩比下 ,该算法较原 EZW算法在一定程度上提高了图像的压缩质量和编码效率

陈静[10]2007年在《基于数字水印技术的电子签章系统研究与设计》文中认为在互联网飞速发展的今天,随着办公自动化技术在政府和企业中的大量应用,电子信息的安全性成为电子政务中的一个研究热点和难点。电子文档作为存储和交换信息的重要载体,如何保证它的真实性、完整性和用户身份的不可否认性等引起了广泛的关注。数字签名技术是信息安全理论与技术的基础,是实现信息安全的重要保证。在网络环境下,提供身份认证服务、数据完整性服务和不可否认服务。本文对数字签名技术及数字水印技术进行了深入研究,给出了基于数字水印技术的电子签章系统(ESSW)的解决方案,并设计实现了一个原型系统。该系统以密码学为理论基础,以PKI技术为依托,结合数字水印技术实现电子文档的盖章,文档验证,印章管理等功能。本文首先介绍了数字水印技术的理论基础,阐述其定义、基本特征、基本框架、性能评价方法,以及目前流行的图像处理技术-小波变换及分形图像编码。其次,对数字签名技术基本原理进行介绍,对数字签名技术中的数字签名算法进行分析和比较,为了满足签名顺序灵活性以及系统实现简便性的需要,设计了带签名意向的多重签名方案。给出了基于数字水印技术的电子签章系统(ESSW)的解决方案,在保证系统安全性的同时,提高了系统应用上的易扩展性。最后,对小波域内的水印嵌入和提取方案进行研究,根据图像载体的纹理特性,提出了改进的基于人眼视觉特性的小波域数字水印算法。实验结果表明,算法不仅具有良好的不可见性,并且对常见的图像处理操作具有较好的鲁棒性。由于分形具有较好的抗几何形变特性,针对传统分形编码计算量大、速度慢等不足,提出了改进的基于小波零树的分形编码水印算法,通过对实验数据进行分析和对比,证明该算法不仅在速度上得到了提高而且在鲁棒性上也优于传统的分形水印算法。

参考文献:

[1]. 基于小波零树的图像压缩算法的研究与改进[D]. 周志龙. 中国海洋大学. 2003

[2]. 基于小波零树的静态图像压缩算法的研究[D]. 郑晓燕. 大连海事大学. 2007

[3]. 基于小波零树的嵌入式图像编码技术的研究与改进[D]. 刘学锋. 西安科技大学. 2006

[4]. 基于小波零树和分形理论的图像压缩研究[D]. 高尚兵. 南京信息工程大学. 2006

[5]. 基于小波变换的图像压缩改进算法及其性能分析[J]. 汪辉进. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017

[6]. 小波零树编码在图像压缩及其去噪中的应用研究[D]. 胡峰. 南京理工大学. 2003

[7]. 基于小波变换的感兴趣区域压缩编码技术研究[D]. 蒋鹏. 吉林大学. 2007

[8]. 一种基于小波零树编码和K-mean聚类的图像压缩的实现[J]. 陈慧, 龙飞, 段智云. 软件. 2016

[9]. 基于小波零树结构的图像压缩算法的改进与实现[J]. 王虹, 张昱. 电脑与信息技术. 2004

[10]. 基于数字水印技术的电子签章系统研究与设计[D]. 陈静. 大庆石油学院. 2007

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