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第1篇 基础篇1

第1章 绪论1

1.1图像压缩编码的必要性1

1.2图像压缩编码技术的种类1

1.3图像压缩编码的国际标准6

1.3.1静止图像压缩编码的国际标准6

1.3.2运动图像压缩编码的国际标准7

第2章 图像压缩中的小波变换10

2.1小波变换的基本理论10

2.1.1小波变换的基本概念10

2.1.2多分辨率分析11

2.1.3 Mallat算法13

2.2图像压缩中小波基的选择与评估16

2.2.1小波基的选择依据16

2.2.2小波基的评估指标20

2.2.3一些典型小波基的性能评估24

2.2.4编码实验38

2.2.5小波基的选择41

2.3双正交小波及其构造41

2.4利用提升方案构造小波42

2.4.1提升格式的基本思想43

2.4.2小波变换分解的基本提升步骤44

2.4.3求解双正交小波的提升格式系数46

2.5二维小波提升算法的应用49

2.6多小波和多小波变换51

2.6.1多小波基础51

2.6.2多小波变换58

2.6.3几种常见的多小波及其多滤波器组62

第2篇 新技术篇68

第3章 自然图像小波系数的特点与典型编码算法68

3.1小波系数编码的实质68

3.2小波系数的能量分布特点69

3.2.1低频系数的特点69

3.2.2高频系数的特点70

3.2.3小波系数特点小结74

3.3典型的小波编码方法与系数利用特点75

3.3.1EZW编码算法75

3.3.2SPIHT编码算法77

3.3.3基于形态学的小波编码算法80

第4章 结合数学形态学的图像小波编码改进算法81

4.1结合数学形态学的图像小波编码81

4.2 MRWD算法的结构81

4.3编码预处理与显著簇的生成82

4.3.1形态学条件膨胀算法82

4.3.3显著簇形成算法83

4.3.2结构元模板的选择83

4.3.4显著簇图的形成实验与结果85

4.4编码部分的组成与比特占用分析86

4.5幅度编码及其改进算法87

4.5.1位平面编码方法及其比特流的统计特性87

4.5.2自适应游程编码新算法88

4.5.3自适应游程编码实验与分析92

4.5.4与传统256字符集的游程编码算法的统一93

4.6EMRWD与EZW和SPIHT的性能对比94

4.6.1性能对比实验与分析94

4.6.2 EMRWD算法的优点与存在的问题96

5.1.1现有的ROI算法及其性能分析98

第5章 静止图像ROI编码98

5.1通用的部分位平面偏移方法98

5.1.2 GPBShift方法的基本原理101

5.1.3实验与分析103

5.2实现ROI编码的其他技术107

5.2.1 ROI对应小波系数的标定107

5.2.2基于ROI的SPIHT编码算法109

5.3基于ROI的交互式图像编码方案111

5.3.1编码方案的实现过程112

5.3.2 ROI的分裂112

5.3.3实验结果113

第6章 基于遗传算法的运动矢量搜索115

6.1目前主要的运动矢量搜索算法及性能分析115

6.1.1 TSS与DS次优解搜索算法的原理116

6.1.2运动矢量搜索的多值性问题118

6.2基于遗传算法的运动矢量搜索121

6.2.1遗传算法的基本原理121

6.2.2最优运动矢量搜索遗传算法的设计123

6.2.3 GA算法性能实验与分析126

6.2.4 GA/TSS算法128

6.2.5 GA/TSS+DS算法130

6.2.6 GA/TSS+DS算法的优点和存在的问题133

6.3覆盖块运动补偿技术135

6.3.1 OBMC的原理135

6.3.2 OBMC的实验结果136

第7章 基于起点预测的自适应交叉－准菱形搜索算法139

7.1基本的交叉－准菱形搜索算法139

7.1.1运动矢量的交叉－中心偏置分布特性139

7.1.2交叉－准菱形搜索模板及基本的搜索策略140

7.2可预测起点的自适应交叉－准菱形搜索算法142

7.2.1搜索起点预测142

7.2.2搜索终止准则143

7.2.3自适应确定搜索模式144

7.2.4算法描述145

7.3实验结果与分析147

7.3.1搜索速度的比较147

7.3.2搜索准确性的比较147

7.3.3主观效果的比较149

第8章 基于豪斯道夫距离的ROI跟踪算法151

8.1非线性双窗口边缘检测算法151

8.1.1非线性双窗口算子152

8.1.2非线性边缘检测算法154

8.1.3实验结果154

8.2.1豪斯道夫距离157

8.2基于豪斯道夫距离的ROI跟踪算法157

8.2.2 ROI跟踪算法的实现158

8.3实验结果与分析162

第9章 彩色序列图像ROI编码166

9.1彩色序列图像的ROI编码方法166

9.1.1彩色图像的处理方法166

9.1.2彩色序列图像ROI编／解码器的原理167

9.2彩色序列图像ROI编码的实验系统170

9.3彩色序列图像ROI编码实验的结果与分析171

10.1小波提升系数的选择和分解算法176

第10章 小波静止图像编码的硬件实现算法176

第3篇 专用VLSI设计篇176

10.2提升结构的边界延拓算法177

10.2.1边界延拓的基本方法177

10.2.2提升格式的边界延拓178

10.3提升格式硬件实现中的关键问题179

10.3.1浮点变定点运算179

10.3.2乘法器的设计180

10.3.3流水线的设计181

10.4快速SPIHT零树编码算法183

10.4.2适合硬件的快速无链表SPIHT编码算法184

10.4.1无链表SPIHT编码算法184

10.5实验结果与分析189

第11章 二维提升小波变换的VLSI实现191

11.1引言191

11.2二维离散小波变换的VLSI结构192

11.2.1小波系数存储器及数据选择器193

11.2.2水平扩展模块193

11.2.3行变换模块193

11.2.4列变换模块196

11.2.5行缓存阵列及控制模块197

11.2.6小波系数存储控制器199

11.3小波变换的多级分解201

11.4实验结果与分析204

第12章 零树编码的VLSI实现206

12.1零树编码的VLSI总体结构206

12.2 RAM模块207

12.3全局控制模块208

12.4 Childmax模块209

12.5 Init模块211

12.6 IPP模块212

12.6.1 IPP模块的接口信号212

12.6.2 IPP模块控制器213

12.6.3 IPP模块的输出214

12.6.4 IPP模块的时序仿真214

12.7 ISP模块215

12.7.1 ISPController模块216

12.7.2 Child_code模块218

12.7.3其他模块220

12.8 Code_out模块220

12.9 VerilogHDL模型的设计验证221

第13章 序列图像变尺寸块运动估计的VLSI实现222

13.1序列图像编／解码的原理222

13.1.1编码器的工作原理222

13.1.2解码器的工作原理224

13.2小波序列图像的运动估计224

13.3.2变尺寸宏块划分和运动补偿225

13.3变尺寸块运动估计225

13.3.1概述225

13.3.3宏块模式决策227

13.4运动矢量搜索算法230

13.4.1概述230

13.4.2初始搜索点的确定230

13.4.3运动矢量的局部全搜索232

13.5运动估计的硬件结构设计232

13.5.1宏块和搜索窗坐标的确定232

13.5.2变尺寸块运动估计的硬件总体结构233

13.5.3运动匹配PE阵列的设计236

13.6变尺寸块运动估计的性能验证240

13.7 VerilogHDL模型的设计验证242

第14章 基于FPGA和DSP的图像实验硬件系统244

14.1小波图像硬件压缩实验系统的组成244

14.2小波序列图像编码硬件的总体设计244

14.3图像采集模块的SCCB控制总线设计245

14.4外部图像缓冲器设计246

14.5 USB接口设计247

14.6实验电路板247

缩写词索引249

参考文献253