JPEG2000编码系统研究及VLSI实现

提出了一种JPEG2000编码系统结构和VLSI方案.该方案以小波子带为单位,多套并行处理.对JPEG2000标准中各个模块的算法进行了逻辑化简、并行编码等优化.如采用双行并行9/7提升小波分解,条带并行的比特平面编码,简化区间更新和并行归一化算术编码等.各模块均以流水线方式工作,其中的比特平面编码和算术编码采用异步流水线方式动态分配执行时间,加速比均接近于流水段数3.以图像信号产生板送入原始图像,编码后送入PC机进行码流截断和解压缩.该系统在各个压缩率下的信噪比与LuraWave商用压缩软件的差距均在0.8 dB之内,可见改进后的算法可行且有效,像元时钟可达20 MHz.     

基于运动补偿和码率预分配的干涉多光谱图像压缩算法

提出了一种基于运动补偿的三维小波变换和基于码块预测的码率预分配的图像压缩算法.利用干涉多光谱图像成像推扫平移特性,在小波变换中使用运动补偿来减少帧间相关性,并对图像组中各个图像小波变换和量化后EBCOT编码码块的有效比特平面进行独立的熵估计.以图像估计熵总和指导整个图像组码率预分配,以解决平均分配码率对重建图像质量带来的影响.实验结果表明:该算法在8倍压缩时,图像序列的平均峰值信噪比比3D-SPIHT提高了0.85～1.25 dB,比单帧JPEG2000提高了1.91～4.25 dB, 算法复杂度低,易于硬件实现.     

易于硬件实现的遥感图像JPEG2000压缩编码

讨论了易于硬件实现的JPEG2000内嵌码块编码压缩系统方案，提出了一种针对遥感图像特点的基于比特平面加权的EBCOT算法。本文算法采用比特平面提升减少遥感图像压缩中小目标的丢失问题，比JPEG2000建议的视觉加权率失真斜率提升方法相比有更好的效果。实验证明算法完全继承了JPEG2000高客观质量、分辨率渐进性、好的抗误码性能等优良特性，同时降低了T1编码器的编码时间，有利于硬件的实现，在遥感图像压缩领域具有实用价值。     

感兴趣区域提升幅度确定及编码

基于小波变换的星载图像压缩中,感兴趣区域编码实现面临主要问题之一是如何确定小波域系数提升的幅度.提出了一种比特平面熵估计值计算模型及计算算法,能够有效逼近比特平面编码实际输出码率,同时提出了系数提升幅度的算法,从而解决了基于比特平面提升的感兴趣区域编码中系数提升幅度确定问题,可以保证感兴趣区域重建质量要求的前提下,背景和总体重建质量更好.该算法是根据图像内容和用户要求计算系数提升幅度,不需要进行人工干预,图像的复杂度不同,提升幅度也会不同.该算法适合感兴趣区域确定如干涉高光谱图像这类图像的编码.仿真结果表明,尽管不同图像具有不同的复杂度,本文算法都能够准确确定感兴趣区域系数的提升幅度,从而有效保证了总体编码效果更好.     

基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法

在认真研究算术编码和算术加密的基础上,提出了一种基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法.使用密钥对图像压缩产生的原始上下文和原始判决进行修正,实现了图像联合加密.阐述了上下文修正和判决修正算法的规则,对其安全性进行分析.结合比特平面编码技术,可以使用不同密钥对不同小波分辨率的系数分别加密,实现分辨率选择性加密,以满足不同应用需求.对零树编码进行改进,加入自适应算术编码,并对联合压缩加密算法进行仿真.结果表明:相对原始图像压缩算法而言,所提出的图像联合压缩加密算法具有基本相当的压缩效率;相对区间分裂的联合加密算法而言,所提出算法具有更好的安全性.     

基于三维集合分裂嵌入式零块编码算法的超光谱图像压缩

基于超光谱图像的特点,提出了一种三维集合分裂嵌入式零块编码(3D SPEZBC)的超光谱图像压缩算法。该算法首先采用三维小波包变换有效地去除超光谱图像的空间和谱间相关性,然后对于所生成的每个二维子带利用基于集合分裂的方法进行零块编码,最后再采用基于上下文的自适应算术编码来进一步提高编码性能。实验结果表明,3D SPEZBC算法具有与三维嵌入式零块编码(3D EZBC)算法相同的压缩编码性能,在各比特率下编码性能均明显优于三维集合分裂嵌入式块编码(3D SPECK)、三维等级树集合分裂(3D SPIHT)和非对称三维等级树集合分裂(AT-3D SPIHT)算法,并且略好于多分量JPEG2000编码(JPEG2000-MC)算法。此外,3D SPEZBC编码算法不但可以提供较好的率失真性能,而且相对于3D EZBC编码算法可以节省大量的存储空间。     

基于相对失真测度的感兴趣区域编码

提出了一种基于相对失真测度的率失真斜率提升感兴趣区域编码算法.通过计算感兴趣区域与背景之间的相对失真确定感兴趣区域的率失真斜率提升幅度,使得实际感兴趣区域与背景的相对失真尽可能逼近给定值.本算法不需要对小波域的系数进行比特平面提升,而是通过提升率失真斜率实现.解码器不需要进行小波域系数的逆提升,且提升大小不受比特平面限制, 可以精确到步骤.适合给定感兴趣区域与背景之间的相对失真,也适合交互式图像等感兴趣区域编码.相对失真改变时,不需要重新对图像进行比特平面编码,只要提升感兴趣区域斜率然后重新组织码流即可, 避免了比特平面提升的感兴趣区域编码算法缺陷.仿真结果表明,本算法能够精确根据给定感兴趣区域与背景的平均相对失真组织码流,实际结果十分接近给定值.     

一种彩色图像的小波域预测编码方法

彩色图像存在空间相关性和帧间相关性,如何有效的去除这两种相关性是提高彩色图像压缩比的关键。提出一种小波变换域的自适应预测无损压缩方法,分为三个步骤:首先对彩色图像各个分量进行可逆整数小波变换减小空间相关性,然后利用联想记忆神经网络对小波系数图像分别进行空间预测和帧间预测,进一步去除空间和帧间相关性,最后对预测残差进行算术编码。实验证明该算法是可行的和有效的,对测试图像的压缩效果优于JPEG LS标准。     

基于网格编码量化的超光谱图像压缩

提出了一个基于小波网格编码量化的超光谱图像压缩方法。谱间和空间冗余处理构成了超光谱图像压缩算法的主要内容,该算法使用一个谱间差分预测步骤来去除谱间冗余,而后对预测残差图像进行小波变换并利用均匀阈值网格编码量化(trellis-coded quantization)方法来量化各小波子带,最后使用自适应算术编码对量化码字进行熵编码。为使编码器能为所有子带获取率-失真意义上最优的量化阈值,设计了一个基于子带统计特性和网格编码量化器率-失真特性的比特分配算法。在实验中,该算法表现出优良的压缩性能,对于实验的超光谱图像,该方法在压缩比为32时可得到37．1dB的峰值信噪比,这表明本算法能有效压缩超光谱图像,适于超光谱图像压缩应用。     

基于谱间DPCM和整数小波变换的超光谱图像无损压缩

分析了干涉成像光谱仪所获取图像的谱间和空间相关性,提出了一种混合无损压缩方案.首先进行谱间DPCM预测,再对残差图像采用整数小波变换,最后对小波系数进行二值自适应算术编码.实验结果表明,该算法可实现无损压缩,压缩比平均可达2.018,较二维整数小波变换算法提高40.3%.并且算法复杂度较低,只有加减和移位运算,易于硬件实现.     

凸面光栅成像光谱仪图像数据实时压缩技术

凸面光栅成像光谱仪图像数据量巨大,给数据的传输和存储带来了压力,因此要对图像数据进行实时压缩。首先根据成像原理对图像数据的特点进行了分析,得出去除空间相关性和谱间相关性的压缩途径;然后,进行了压缩算法分析,提出了在谱间进行一阶线性预测、谱内进行JPEG2000压缩的三维压缩方案;最后,设计了基于FPGA+ADV212的实时压缩系统,其中FPGA用于逻辑控制和预测算法实现,ADV212用于JPEG2000压缩。分析结果表明:该系统具备无损和有损压缩能力,能够实现图像数据实时压缩。     

基于Retinex理论JPEG2000压缩图像增强方法

在增强压缩图像过程中,采用传统图像增强方法存在细节恢复困难,易产生块状效应等局限性,针对此问题,本文将Retinex理论引入JPEG2000压缩框架中,提出一种新的JPEG2000压缩图像增强方法.它将小波变换后的低频系数看作入射光分量,高频系数看作反射光分量,通过对低频系数进行两次非线性映射,来调整场景光照的动态范围;通过调整高频系数,提高对比度,实现图像细节的整体拉升;通过判断各子块的活动性,自适应来修改亮度量化表,达到可以保留更多的细节,抑制块状效应的目的.实验结果表明,该算法在增强效果、压缩质量等方面都有着较好的优势.     

Ordering of diagnostic information in encoded medical images. Accuracy progression

A concept of diagnostic accuracy progression for embedded coding of medical images was presented. Implementation of JPEG2000 encoder with a modified PCRD optimization algorithm was realized and initially verified as a tool for accurate medical image streaming. Mean square error as a distortion measure was replaced by other numerical measures to revise quality progression according to diagnostic importance of successively encoded image information. A faster increment of image diagnostic importance during reconstruction of initial packets of code stream was reached. Modified Jasper code was initially tested on a set of mammograms containing clusters of microcalcifications and malignant masses, and other radiograms. Teleradiologic applications were considered as the first area of interests.     

基于分形的小波分析压缩编码

分析了小波及分形在图形压缩编码中的特点 ,构造了Haar小波树 ,提出基于分形的小波域图像压缩编码的算法。实验证明 :该方法在相近的压缩比的情况下 ,使重建图像的PSNR增加 4 1,图像压缩速度明显提高 ,并且重建图像的主观视觉质量也优于JPEG。     

基于SPIHT的改进图像压缩算法

针对渐进式图像传输算法都受限于庞大的内存空间和计算复杂度，提出一种基于SPIHT的改进型算法——静止图像编码方法，即对变换后的小波系数高频区块进行细分，并对不同频率图像块分别设置阈值，采取新的阈值判别策略，减少了链表的结点数。使用MATLAB 6.5开发环境对上述改进编码方法进行仿真。仿真结果表明: 通过对原算法构架进行改进，减少了内存空间占用，降低了计算复杂度，取得了较好的压缩效果。     

基于图像数据封装包文的数据采集方法

针对如何在工业应用中找到一种实现周期更短和更低成本的图像数据采集方法进行了研究。通过分析以太网帧格式和JPEG图像数据特点,给出了一种对JPEG图像帧进行分片并对分片进行数据封装的方法,在此基础之上实现了基于图像数据封装包文的数据采集设计。最后在FPGA环境中对该设计进行了实现,此实现成功应用到了工程项目当中。实践表明,基于图像数据封装包文的数据采集方法能够在不添加外置存储器等复杂器件的情况下实现稳定的、实时的JPEG图像数据采集。     

基于非冗余轮廓波的图像质量可伸缩编码算法

提出一种用非冗余轮廓波的中低比特率图像质量可伸缩编码算法。该算法采用双正交小波分解和方向滤波器组(DFB)实现图像的非冗余稀疏表示, 不但具有轮廓波对图像中线状奇异性边缘和纹理细节的稀疏表示特点, 而且克服了轮廓波变换系数4/3冗余的缺点。算法中对图像非冗余轮廓波系数各子带系数分布进行统计分析, 通过对变换系数的重新组合, 构造了有利于图像编码的空间方向树结构, 并统计验证了其零树特性, 采用分级树集合分裂和阈值量化达到图像质量可伸缩的嵌入式编码。实验结果表明,其解码算法在中低比特率压缩情况下, 压缩后重构图像的感知质量明显优于小波域SPIHT,JPEG2000编码标准, 峰值信噪比PSNR值与JPEG2000相当, 而图像纹理和边缘细节的视觉效果优于JPEG2000和小波域SPIHT算法。