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1、-范文最新推荐-1 / 19MATLAB 嵌入式零树编码算法实现 +文献综述毕业设计说明书（论文）中文摘要本文是以图像压缩编码的研究为背景，使用 MATLAB 作为设计软件，通过对基于小波变换的图像压缩编码基本原理进行系统介绍，并从原理出发探索嵌入式零树小波图像编码的工程实现方法，进行了程序编写并测试其编码性能。本论文首先介绍了数字图像压缩的基本原理，对图像编码方法做出了介绍。接着引出小波编码技术，介绍小波分析的基本理论，导出小波变换的快速算法——Mallat 算法。在小波变换的基础上，对小波图像的特性进行探究，重点说明嵌入式编码和零树数据结构。在小波图像的特性下，提出
2、嵌入式零树编码算法，分析了该算法的每一步的具体工程实现，最后针对不同标准测试图片进行仿真试验，分析了该算法的优点和不足之处。6574关键词小波变换零树编码图像压缩算法实现毕业设计说明书（论文）外文摘要 TitleEmbedded Zerotree Coding AlgorithmOn the basis of image compression research,thisdissertationsystematically introducesthe image compression basic principle based onwavelet transform ,and explore
3、s the implementation method to realize theEmbedded Zerotree Wavelets Encodingthe way to write programsusingMATLABas design software ,and them carries out its coding performance tests.At first, the basic principle of digital image compressionis-范文最新推荐-3 / 19introduced, along with the image coding met
4、hod. And thenafterraisingthetechnology of wavelet coding , the basic theory of wavelet analysis isintroduced,thenthis thesisexports the fast algorithm of wavelettransforms-Mallat algorithm. On the basis of wavelet transform,this paperstudies the characteristics of wavelet image, and focuses on illus
5、trating 也是层出不穷，如何高效存储和传输数据变得非常重要。图像是一种应用相当普遍的 数据，几乎每个领域都需要使用图像。在很多场合，图像可以比文字更直观的表达意思和说明情况，因此图像是一种非常重要的数据。但图像与文字信息不同，图像信息需要大的存储容量和带宽的传输信道，尤其是在需要实现大规模图像数据或传输高分辨率实时图像序列的场合，即使以现在较发达的计算机网络技术仍然难以满足原始数字图像存储和传输的需要。为了减少图像存储容量和满足传输带宽的要求，必须对图像进行压缩，于是对图像数据的压缩就成为技术进步的迫切需求，正是由于这种需求，使得图像压缩编码算法和技术成为近 30 年来一个非常活跃的研究
6、领域。小波变换作为信号处理的一种手段，逐渐被越来越-范文最新推荐-5 / 19多领域的理论工作者和工程技术员所重视和应用，尤其是在图像压缩技术的应用中取得了显著的效果。小波变换同传统的图像压缩技术相比，产生了质的飞跃，具有十分巨大的生命力和广阔的前景。与此同时嵌入式编码技术是新一代静态图像压缩技术标准 JPEG2000 的核心技术之一，在当今网络信息时代它具有很大的研究价值和应用空间。同样，嵌入式零树小波编码是一个简单的算法，可以直接产生嵌入式码流，不需要训练码本，且在所要求的精度下时可以在任意时刻结束编码，因而有很好的发展和应用前景。近几年来，国内外的学者们不断的研究发现这种算法本身还存在着
7、缺陷和不足，还有很多地方值得我们去改进和进一步研究，因此对其算法的改进将是图像嵌入式编码算法领域的一个主要研 们知道数字图像、音频等的数据量是相当庞大的。例如，一幅具有中等分辨率(640 X480)的真彩图像(24 位/像素) ，它的数据量约为 7.37 兆位 /帧。若要达到每秒 25 帧的全动态显示要求，每秒所需的数据量为 184 兆位，而且要求系统的数据传输率必须达到 184 兆位，这在目前的存储容量和带宽的传输信道是无法做到的。由此可见数字化信息的庞大数据量给存储器的存储容量、通信干线的信道传输率-范文最新推荐-7 / 19以及计算机的速度都增加了极大的压力。为了解决这一问题，单纯用扩大
8、存储器容量和增加通信干线的传输率的办法是远远不够的。而图像压缩技术是个行之有效而行之必要的方法。通过压缩手段把信息数据量降下来，以压缩的形式存储和传输。这样既节约了存储空间，又提高了通信干线的传输效率。另一方面，图像的统计特性和人类视觉系统特性为图像压缩编码得以实现提供了依据。以目前常用的位图格式的图像存储方式为例，在这种形式的图像数据中，像素与像素之间具有很大的相关性，因而整体上数据的冗余度很大。在允许一定限度失真的前提下，图像压缩技术能够对图像数 据进行很大程度的压缩。 2.2 图像信息冗余量图像中存在多种信息冗余量。图像压缩就是尽量减少这些冗余量。另外，在诸多领域，图像数据允许有一定程度
9、的失真，这也为提高压缩比提供了有利的条件。总之，图像压缩的目的就是在给定失真条件下使用尽量少的数据来表征和重建原始图像，以便于存储和传输图像信息。在图像中，图像信息冗余量可分为空间冗余、时间冗余、信息熵冗余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余等。 常见的冗余有以下几种17：(1) 空间冗余 以下的视觉非均匀特性:-范文最新推荐-9 / 19a)视觉系统对图像的亮度和色彩度的敏感性相差很大，视觉系统对亮度的敏感度远远高于对色彩度的敏感度。b)随着亮度的增加，视觉系统对量化误差的敏感性降低。这是由于人眼的辨别能力与物体周围的背景亮度成反比。因此，在高亮度区，灰度值的量化可以更粗糙一些。上述各种形式的冗余
10、，是压缩图像数据的出发点，图像编码方法就是要尽可能的消除这些冗余信息，以降低表示图像所需的数据量。2.3 图像压缩编码方法图像压缩压缩方法一般可分为经典图像编码方法和现代图像编码方法919。 2.3.1 经典图像编码方法图像压缩主要编码方法有预测编码、变换编码和统计编码，也称为三大经典编码方法。a)预测编码预测编码是利用相邻像素的相关性进行预测。预测编码通常不直接对信号编码，而是对预测误差编码。当预测比较准确，误差较小时，即可达到编码压缩的目的。这种编码称之为差分脉冲编码调制(DPCM)。DPCM工作时，发送端首先发送数据流的前面 N 个像素数据、 ，然后利用这 N 个像素数据来预测第 N+1
11、 个像素数据，-范文最新推荐-11 / 19从而得到预测值，将真实值与预测值之间的误差，经量化后直接传输或经编码器编码后传输。b)变换编码变换编码的基本思想是：由于数字图像的像素之间存在高度相关性，因此可以进行某种变换来消除这种相关性。由于正交变换的变换矩阵是可逆的且逆矩阵与转置矩阵相等，这就使解码运算是有解的且运算方便，因此运算矩阵总是选用正交变换来做。对图像信号进行正交变换的效果是将原图像信号从空间域映射到变换域，变换域中的 像质量，但在非常低的位率情况下，无法为一般的序列提供令人满意的质量。八十年代初期，“第一代”编码技术已经达到了顶峰，这类技术去除客观和视觉冗余
12、信息的能力已接近极限。究其原因是由于这些技术都没有利用图像的结构特点，因此它们也就只能以像素或块作为编码的对象，另外，这些技术在设计编码器时也没有考虑人类视觉系统的特性。现代的方法主要有分形编码、模型基编码、神经网络编码、小波变换编码等。a)分形编码分形编码基于新兴的分形几何学的一种新型的数字图像编码方法。分形的最显著的特点是自相似性，即几何尺度不论怎样变化，景-范文最新推荐-13 / 19物任何一小部分的形状都与整体的形状及其相似。在编码时将信号分解为若干分形子图，提取其迭代函数系统代码(IFS代码)，恢复时则由该代码按规律迭代重构各子图。对于一定的整体与局部存在明显相似性或仿射性的分形图像
13、类，分形编码可以取得很高的压缩比，但在处理不具有明显确定性分形结构的图像，如人脸图像时，图像复原质量不理想，另外，分形图像压缩编码算法所需时间较长。b)模型基编码模型基编码方法的基本思想:构造一个用二维图像编码序列，表述三维景物的模 型，用该模型去分析/合成图像。这种编码是建立在对图像信息的理解之上的，其编码过程是对图像的分析过程，而其解码过程是对图像信息的合成过程。关键是对特定的图像建立模型，并根据这个模型确定图像中景物的特征参数，如运动参数、形状参数等。解码时则根据参数和已知模型用图像合成技术重建图像。它充分利用了图像中景物的内容和知识，因而可以实现非常高的压缩比。Fourier 变换做了深入研究，创造性地提出“小波”的概念，并建立了以其名字命名的 Morlet 小波，该方法在地质数据处理中取得了巨大的成功。小波的基本思想是通-范文最新推荐-
