【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料題 目 名 稱： 基于小波變換的圖像 壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn) 學(xué) 院（部）：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：班 級：指導(dǎo)教師姓名：最終評定成績：湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）資料第一部分 設(shè)計說明書隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)入了各個不同的領(lǐng)域。到更加深入和廣泛的應(yīng)用。但是在具體工程實踐應(yīng)用中，由于具體問題的不同，數(shù)字圖像處理技術(shù)目前沒有統(tǒng)一的算法解決實際問題，所以其運(yùn)用仍然存在著一定得限制，因此對具體問題的研究和解決方案的提出仍然是一個及其具有挑戰(zhàn)的課題。本文基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的研究，開發(fā)了一套基于小波變換技術(shù)的圖像壓縮系統(tǒng)。在論文中給出了該系統(tǒng)的技術(shù)描述，設(shè)計思想、程序框圖和圖像處理的具體算法。本系統(tǒng)對靜態(tài)圖像進(jìn)行圖像壓縮編碼，主要從以下幾個步驟進(jìn)行：１） 對數(shù)字圖像進(jìn)行小波變換得到小波系數(shù)；２） 對每個小波系數(shù)除以一個量化系數(shù)；３） 將小波系數(shù)按照所在的子帶位置進(jìn)行分塊；４） 每個系數(shù)塊按位面進(jìn)行掃描，位面掃描過程中將每個小波系數(shù)按照周圍小波系數(shù)的顯著性、小波系數(shù)符號、細(xì)化和通用輸出分為13類，然后根據(jù)類型按照不同的分布模型使用小波編碼器進(jìn)行編碼。本系統(tǒng)采用一個位面一次掃描的編碼方法，大大減少操作所需要的周期數(shù)和編碼系統(tǒng)的延遲，將小波系數(shù)進(jìn)行標(biāo)量量化，可保證圖像序列在編碼過程中圖像質(zhì)量的相對穩(wěn)定性，量化后的小波系數(shù)分塊后再進(jìn)行子分塊，可減少編碼符號數(shù)，減輕了二元算術(shù)編碼器的壓力。（2009屆）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于小波變換的圖像壓縮系統(tǒng)的實現(xiàn)學(xué) 院（部）： 計算機(jī)與通信學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 學(xué) 生 姓 名： 陶德燕 班 級： 052班 學(xué) 號 0540820205 指導(dǎo)教師姓名： 劉立 職 稱 講師 最終評定成績： 2009 年 月 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著計算機(jī)與數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展,特別是網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的興起,大數(shù)據(jù)量的圖像信息會給存儲器的存儲容量、通信信道的帶寬以及計算機(jī)的處理速度增加極大的壓力。為了解決這個問題,必須進(jìn)行壓縮處理。對圖像編碼和解碼算法的研究,已經(jīng)受到人們越來越多的關(guān)注,圖像編碼領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了許多成熟的算法,主要可分為像素編碼、預(yù)測編碼變換編碼以及其他方法。近幾年來,隨著小波變換的成熟,其在圖像編碼領(lǐng)域的應(yīng)用越來越突出。本論文主要研究基于小波變換的圖像壓縮技術(shù),重點(diǎn)論述了圖像編碼技術(shù)部分，對其中的圖像編碼如差值脈沖編碼，預(yù)測編碼，離散余弦變換以及小波變換做了詳細(xì)的分析，并詳細(xì)論述了圖像小波壓縮模塊的設(shè)計過程，最后通過實例對一些算法進(jìn)行了具體的說明，設(shè)計了友好的圖形用戶界面，方便用戶觀察結(jié)果，更好的理解算法，基于小波變換的圖像處理工具箱實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，系統(tǒng)界面友好，交互性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：圖像壓縮技術(shù)，圖像編碼, 壓縮系統(tǒng) ,小波變換,圖形用戶界面IVABSTRACTWith the rapid development of puter and digital munication technology ,large volume image data can bring pressure in the memory capacity ,bandwidth of munication channel and puter processing speed,to solve the problem ,data press is and more people pay attention on the study of iamge code and decod algorithm .Essentially ,image code use less symbols to express data information as more as possible with certain and bination. The field of image coding have been a number of sophisticated algorithms ，it can be divided into pixel coding, predictive coding transform coding, as well as other methods. In recent years, wavelet transform are more and more prominent in the application, with the maturity of image coding.The paper major research based on wavelet transform image pression technology, with emphasis on the image encoding part of the image coding such as the difference between pulse coding, predictive coding, discrete cosine transform and wavelet transform analysis in detail and discussed in detail wavelet image pression module of the design process, and finally through the example of the algorithm on some specific details of the design of a friendly graphical user interface, userfriendly observation, a better understanding of algorithms, based on wavelet transform image processing toolbox to achieve system main function, the system userfriendly, interactive.Keywords: image pression technology，image coding ,pression system，wavelet transform, graphical user Interface目錄湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 1 論文的主要研究工作 2 論文的結(jié)構(gòu) 2第2章圖像壓縮編碼 4 數(shù)字圖像 4 圖像編碼技術(shù) 4 圖像壓縮編碼的必要性與可能性 4 圖像壓縮編碼的技術(shù)指標(biāo) 6 8第3章小波分析理論 11 11 12 多分辨率分析和Mallat算法 14第4章 基于小波變換的圖像壓縮 15 15 15 編碼流程 15 小波圖像壓縮中小波基的選取 16 小波基特征分析 16 常用小波函數(shù)特征 18 小波基函數(shù)選擇的原則 20 小波變換的特點(diǎn) 21第5章 系統(tǒng)的實現(xiàn) 22 系統(tǒng)功能介紹 22 離散余弦變換模塊 22 小波變換模塊 25. 小波變換實現(xiàn)函數(shù) 28第六章 結(jié)論和展望 29 結(jié)論 29 展望 29參考文獻(xiàn) 31致 謝 32附 錄 33 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒論在人類所接收到的全部信息中，有70％以上是通過視覺得到的。和語音或文字信息相比，圖像包含的信息量更大，更直觀、更確切，因而具有更高的使用效率和更廣泛的適應(yīng)性，圖像信息的處理、存儲和傳輸在社會生活中的作用越來越突出。然而圖像經(jīng)過采樣和量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，其數(shù)據(jù)量的巨大已經(jīng)成為多媒體技術(shù)發(fā)展中的一個非常棘手問題。盡管隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海量存儲技術(shù)、處理器的速度以及數(shù)字通信系統(tǒng)的性能迅猛發(fā)展，但高清晰度數(shù)字圖像數(shù)據(jù)量對數(shù)據(jù)存儲的能力和數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求仍然超出了現(xiàn)有技術(shù)的能力。同時，在某些圖像通信場合下的傳輸受客觀物理條件的限制，難以擴(kuò)展。例如在深?？碧街欣盟曂ㄐ偶夹g(shù)的水下視頻傳輸，其水聲信息所具有的通信帶寬是極其有限的。因此，只有對圖像進(jìn)行編碼壓縮處理，去除圖像中大量的冗余信息，大大地壓縮圖像的數(shù)據(jù)量，使其適應(yīng)數(shù)字通信信道和存儲介質(zhì)，才是目前解決這一矛盾的一個切實可行的途徑。靜態(tài)圖像編碼技術(shù)的研究發(fā)展，對于動態(tài)圖像編碼技術(shù)有很大的借鑒作用，本文的研究集中于靜態(tài)圖像的編碼技術(shù)。小波變換編碼技術(shù)是在二十世紀(jì)九十年代以后興起的編碼方法。一方面，小波編碼擁有傳統(tǒng)編碼的一些優(yōu)點(diǎn)，能夠很好消除圖像數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計冗余。另一方面，小波變換多分辨率的變換特性提供了利用人眼視覺特性的良好機(jī)制，而且小波變換后的圖像數(shù)據(jù)能夠保持原圖像在各種分辨率下的精細(xì)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步去除圖像中其他形式的冗余信息提供了便利。因此，小波圖像編碼在圖像編碼領(lǐng)域被非?？春谩５壳?，基于小波變換的圖像編碼國際標(biāo)準(zhǔn)尚不十分成熟，相應(yīng)的由純硬件實現(xiàn)的小波編碼的算法相對于傳統(tǒng)的基于DCT變換的編碼方法來說，算法復(fù)雜度和靈活性都要大很多。就算法本身而言，還存在著如何有效組織變換系數(shù)，應(yīng)用人眼視覺特性、選取合適小波基等問題。由A．Said和w．A．Pearlman提出的基于嵌入零樹編碼思想的SPIHT(SetPartitioning in Hierarchical Trees)算法被認(rèn)為是目前國際上圖像變換領(lǐng)域最先進(jìn)的方法之一。該算法無需任何訓(xùn)練，支持多碼率，而且具有較高的信噪比和較好的圖像復(fù)原質(zhì)量。但該算法還存在一些不足：(1)在快速小波變換過程中，需要與龐大的圖像數(shù)據(jù)作卷積運(yùn)算，計算復(fù)雜，嚴(yán)重降低了編碼速度。(2)對圖像的尺寸有要求，并不能對所有尺寸圖像進(jìn)行變換。(3)未考慮人眼視覺特性(HumanVisual System)，影響了圖像復(fù)原質(zhì)量。許多學(xué)者致力于該算法的改進(jìn)。柯麗，黃廉卿針對原算法的不足引入了“最小閾值和“最小輸出位，同時改變了原算法的掃描順序，降低了算法的復(fù)雜程度，并使其更有利于并行優(yōu)化處型。陳紅新，劉正光等提出了基于提升小波的SPIHT改進(jìn)算法，采用整數(shù)實現(xiàn)的提升格式代替了原來的小波變換，簡化了計算過程。對小波系數(shù)采用基于塊的結(jié)構(gòu)劃分，在頻域重新建立空間方向樹。根據(jù)塊中相鄰系數(shù)相關(guān)性建立上下文模型，提高了編碼效率。王向陽，楊紅穎提出一種基于人眼視覺特性的快速圖像編碼算法，通過全面引入快速小波變換，重新定義擴(kuò)充零樹結(jié)構(gòu)，綜合考慮人眼視覺特性的方法，取得了良好的改進(jìn)效果。大多數(shù)的改進(jìn)都是基于頻域，對方向樹進(jìn)行改進(jìn)或是用小波提升算法、小波包、多小波等進(jìn)行改進(jìn)，本文提出一種基于像素域的改進(jìn)方法。從恢復(fù)圖像的PSNR角度來看，柯麗，黃廉卿提出的算法改進(jìn)效果比較明顯。在不同的壓縮率下，本文提出的改進(jìn)算法與其比較，結(jié)果表明，本文提出的算法改進(jìn)效果更加有效。 論文的主要研究工作圖像壓縮就是利用圖像自身存在的相關(guān)性消減圖像的各種冗余信息，保留對我們有用的信息。小波變換技術(shù)以其良好的時間－頻率局部特性和與人眼視覺特性相符的變換機(jī)制，在圖像壓縮領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本論文的重點(diǎn)旨在利用小波變換去掉某些經(jīng)過小波變換得到的細(xì)節(jié)分量值，因為人眼視覺特性，對一些細(xì)節(jié)不是很敏感，對重構(gòu)圖像也沒多大的影響。為此本文通過小波變換的提取圖像的細(xì)節(jié)系數(shù)，對其進(jìn)行量化，進(jìn)而完成圖像的壓縮。本文給出了小波變換和DCT變換的有效實現(xiàn)方法，并進(jìn)行了編程試驗，對標(biāo)準(zhǔn)小波變換和的試驗結(jié)果進(jìn)行了比較分析，并得出了一些有用的結(jié)論。 本論文還作了以下工作：簡述小波的發(fā)展?fàn)顩r和小波變換的優(yōu)勢后，首先介紹了數(shù)據(jù)壓縮基礎(chǔ)知識——信息論基礎(chǔ)，并簡單論述了圖像數(shù)據(jù)壓縮的必要性和可能性，討論了圖像壓縮分類及圖像壓縮系統(tǒng)質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)；其次從數(shù)學(xué)分析的角度研究了小波變換的理論基礎(chǔ)、特點(diǎn)和性質(zhì)，介紹了多分辨率分析技術(shù)和促進(jìn)小波應(yīng)用迅速推廣的Mallat算法