基于小波变换的图像压缩编码算法研究

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近年来,随着计算机网络以及现代通信技术的迅猛发展,迫切需要对庞大的图像数据进行压缩处理,由此图像编码压缩技术目前已经发展成为当前的一个研究热点。目前常见的主要编码方法有:熵编码,预测编码,变换编码,统计编码,子带编码,分形编码,模型编码,矢量量化编码,神经网络编码,小波变换编码等等。 小波分析是当前数学中一个迅速发展的新领域,因其克服了傅立叶变换的局限性,且具有良好的时一频局部化性质和多分辨率性,而得到迅速发展和广泛应用。小波图像编码是小波分析应用的一个重要方面。它的特点是压缩比高,压缩速度快,压缩后能保持信号与图像的特征不变,且在传递过程中可以抗干扰。嵌入式零树算法则是目前小波编码中较为有效的算法之一,它通过对小波变换后的系数特点进行分析,并对其进行有效组织和编码,提高了编码效率。 本文主要研究基于小波变换的图像编码压缩方法。首先概述了图像编码理论的基本原理和方法,介绍了一些常见的压缩方法和一些静态图像编码国际标准。 然后,系统介绍了小波分析理论,尤其讨论了小波变换的多分辨率分析理论和快速Mallat算法。 接着,分析研究了Sweldens提出的新的小波构造方法--提升方案(LiftingScheme),讨论了用提升方法构造可逆整数小波变换的方法,给出了一种新的自适应整数小波提升算法。G. Piella提出的具有完全重构功能的自适应提升结构,由于它严格限制了更新步骤中滤波器系数之和为1,使得不易用它构造整数变换。为了得到整数变换,本文将它推广到更一般的情形。该算法对图像中的边缘点和均匀区域区别对待,而且整数变换不会产生舍入误差。这些性质在数字图像数据压缩中具有重要应用。 最后重点对基于小波变换的嵌入式小波编码算法进行了详细的讨论,比较分析了当前主要的三种嵌入式小波编码算法:EZW算法,SPIHT算法以及SPECK算法。针对EZW算法的一些不足,论文给出了基于该算法的改进算法。经过Matlab仿真软件验证结果表明:本论文提出的压缩方法计算简单、压缩比高,较已有的小波零树压缩编码,在高压缩比的时候,效果更佳。与基于传统小波变换及零树量化的方法相比,运算简洁,速度快,重构图像质量高,取得了令人满意的效果。
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