开题报告-图像压缩方法研究与实现.doc

长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称图像压缩方法研究与实现课题来源学生姓名研究意义：图像信息给人们以直观、生动的形象，正成为人们获取外部信息的重要途径。然而，数字图像具有极大的数据量，在目前的计算机系统的条件下，要想实时处理，若图像信息不经过压缩，则会占用信道宽，是传输成本变得昂贵，传输速率变慢。这对图像存储、传输及使用都非常不利，同时也阻碍了人们对图像的有效获取和使用。另外，伴随着计算机科学技术的发展，图像压缩技术在通信系统和多媒体系统中的重要性也越来越高，在我们的学习、生产、生活以及国防事物中等的作用越来越显著。为此，人们给予了图像压缩技术广泛的关注，如何用尽量少的数据量来表示图像信息，即对图像进行压缩，越来越成为图像研究领域的重点课题。研究现状： 第一代图像压缩编码的研究工作是从上个世纪50年代提出电视信号数字后开始的，至今己有60多年的历史。主要是基于信息论的编码方法，压缩比小。1966年J.B.Neal对比分析了差分编码调制(DPCM)和脉冲编码调制(PCM)并提出了用于电视的实验数据，1969行了线性预测编码的实际实验。同年举行首届图像编码会(PictureCodiSymP0sium)，在这次会议之后，图像压缩编码算法的研究有了很大进展。由于DCT压缩算法具有编码效果较好、运算复杂度适中等优点，目前己经成为国际图像编准(JPEG)的核心算法。 为了克服第一代图像压缩编码存在的压缩比小、图像复原质量不理想等1985年Kunt等人充分利用人眼视觉特性提出了第二代图像压缩编码的概念。上世纪80年代中后期，人们相继提出了在多分辨率下表示图像的方案，主要方子带压缩编码、金字塔压缩编码等。这些方法均在不同程度上有如下优点:多分辨率的信号表示有利于图形信号的渐输，不同分辨率的信号占用不同的频带，便于引入视觉特性。1987年，Mallat次巧妙地将计算机视觉领域内的多尺度分析思想引入到小波变换中，统一了在之前各种小波的构造方法之后，他又研究了小波变换的离散形式，并将相应的法应用于图像的分解与重构中，为随后的小波图像压缩编码奠定了理论基础。1988年Barnsly和S1an共同提出了分形图像编码压缩方案，之后，各国学者提出各种各样的改进方法，从而掀起了分形图像编码的新高潮。但由于在分形压缩编码过程中，运算量大，从而造成编码时间过长，且提高压缩比同减小失真度之间的矛盾始终存在，从而局限了它的实用性。 上个世纪90年代后，又取得了一系列图像压缩编码研究的阶段性新成果，基于零树的编码法首先由A.5.Lewis和G.Knoes提出，其特点是根据小波系数在同方向子带中的相似性，即若一个小波系数较小，则很可能高一级(频率更高)同方向子带中相应位置的小波系数也较小，利用一种称为小波树的树形结构来组织小波系数，使其能方便地去除频域和空间域中的相关性。接着Shapir结合比特平面编码方法设计了更好的零树编码方法，Shapri提出的嵌入式零树小波算法是迄今为止最有效的方法，它有效地利用了小波系数的特性，实现了图像的可分级编码，但是不同程度地存在算法时间复杂度和空间复杂度过高的弱点。目前，小波变换的图像压缩编码算法已成为图像压缩研究领域的一个主要方向，基于小波变换的图像编码技术正逐步显示出它的优越性，其中小波变换己被JPEG-2000国际标准采用。 发展趋势： 随着数字化技术的迅速发展，数字图像也被越来越多的运用在我们的日常学习、生活、工作当中，图像压缩技术将会非常的重要。 从国际数据压缩技术的发展尤其是MPEG的发展可以看出，基于内容的图像压缩编码方法是未来编码的发展趋势。它不仅能满足进一步获得更大的图像数据压缩比的要求，而且能够实现人机对话的功能。另外，任意形状物体的模型建立的关键问题还没有解决，这严重影响其应用的广泛性。因此，图像编码将朝着多模式和跨模式的方向发展。通过元数据进行编码也是今后编码的发展方向。元数据是指详细的描述音/视频信息的基本元素，利用元数据来描述音视频对象的同时也就完成了编码，因为此时编码的对象是图像的一种描述而不再是图像本身。从另一个角度来说，进一步提高压缩比，提高码流的附属功能（码流内容的可访问性、抗误码能力、可伸缩性等）也将是未来的编码的两个发展方向。研究方案： 此次论文撰写拟从图像数据压缩的必要性出发，阐述本课题的研究义，然后简单介绍了图像压缩编码技术的发展现状，最后对本文的主要工作以及各章的内容编排做了说明。接下来对数字图像压缩的必要性、重要性以及现今国内外对于这一技术领域的研究现状介绍开始，进而系统并简明的述说图像压缩理论知识。紧接着分别介绍了离散余弦变换和小波变换对静止的图像进行编码的技术，阐述了Matlab算法，最后附上相关程序，通过实验来验证两种不同变换的不同与小波变换的优越性。最后是对此次论文的总结。具体有以下几方面的工作：（1）介绍图像及图像压缩的相关知识，弄清楚图像定义、基本概念及压缩编码的基本过程，并且重点讨论几种传统的、在图像压缩中被广泛采用的编码方法及其基本原理。（2）通过分析比较小波变换和离散余弦变换，发现小波变换在图像压缩方面的优越性。同时，从量化矩阵的改变和小波变换中小波基的选择来逐步分析和小波编码的基本思想、理论。任务时间安排：起止日期（日/月） 周 次 内 容 进 程2.24-3.01 1 接受设计的课题，查找相关参考文献和资料。3.02-3.07 2 熟悉设计的课题，理清思路，撰写开题报告。3.07-3.14 3 熟悉开发环境。3.15-3.21 4 完成外文文献翻译。3.22-3.28 5 对设计课题的内容作初步论证3.29-4.04 6 内容论证，内容改进，内容定稿4.05-4.11 7 对离散余弦变换原理进行研究学习4.12-4.18 8 对小波变换原理进行研究学习4.19-4.25 9 学习利用matlab语言实现压缩4.26-5.02 10 比较两种图像压缩方法的优缺点5.03-5.09 11 进一步加深对DCT算法的研究与分析5.10-5.16 12 进一步加深对小波变换算法的研究与分析5.17-5.23 13 用matlab语言实现基于DCT的图像压缩5.24-5.30 14 用matlab语言实现基于小波的图像压缩5.31-6.06 15 整理资料，开始撰写毕业设计初稿6.07-6.13 16 根据老师的要求，修改初稿，做最后的论文整理6.14-6.16 17 准备答辩PPT及讲稿预期效果：通过大量的matlab实验证明小波变换作为图像压缩算法的可行性。并利用各种小波函数对于相关图片进行充分的实验和比较，从而得出了各种小波基条件下的不同压缩特性。在此基础上总结基于小波变换的图像压缩算法的优越性及其特点。在较大压缩比下，小波图像压缩的重构质量也明显好于DCT变换方法。而且基于小波变换技术的图像压缩技术相对于其它新型压缩技术（比如分形、神经网络技术）来说容易理解、易于实现，效果明显。完成任务所具备的条件因素： （1）对图像压缩技术的发展现状与前景有深入的了解； （2）查阅大量图像压缩