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基于小波零树编码的身份照片压缩算法的研究与实现

作　者: 高勇
导　师: 阙大顺
学　校: 武汉理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图像处理身份照片压缩嵌入式小波零树编码感兴趣区域编码
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 147次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

身份照片是一类用于身份标识的特殊照片，它广泛地存在于各种档案和证件之中。由于身份照片尺寸较小的缘故，人们通常不去对它进行压缩。近年来，随着相关技术的发展和身份管理系统的升级，出现了新一代的磁卡、二维条形码和IC卡等信息存储式身份证件。我国即将换发的第二代身份证就是IC卡身份证。这类证件较传统的身份证件最大不同之处在于，它所记录的信息不仅仅以文字或图像的形式直接显示在证件表面，而是有大部分的信息存储在卡上的条形码或芯片之中。作为个人身份极为重要的信息之一，身份照片是新一代证件重点的存储对象之一。然而，无论是二维条形码还是IC卡，存储容量都非常有限。PDF417二维条形码最大的容量为1024字节。IC卡的内部存储器的容量虽然可以做得很大，但成本也会相应的的提高。一张普通1寸左右的256级灰度身份照片，大小就在8K字节左右，彩色的就更要大。要在条形码或IC卡中存储身份照片和其它个人信息(如：文字、指纹等信息)，就必须对身份照片进行压缩。对身份照片的压缩已成为条形码，IC卡等信息存储式身份证件的核心技术之一。本文以身份照片中最为常见的1寸黑白身份照片为压缩对象。研究了用小波零树编码(EZW)和感兴趣区域(ROI)编码相结合的方法对身份照片进行压缩的具体实现。本文的压缩方法对身份照片进行压缩所获得的压缩质量和视觉效果要优于用普通的EZW编码对身份照片进行压缩所获的压缩质量和视觉效果，特别是面部区域的视觉质量得到了较大的提高。从而论证了在EZW编码中引入感兴趣区域编码对身份照片进行压缩是有效的。论文中第一章，介绍了图像压缩的基本原理，本文的选题背景和意义。并阐述了国内外身份照片压缩的现状、达到的水平和采用的主要技术。在此基础上提出了本文的研究目标，并简要的介绍了研究的主要内容、方法和技术路线。第二章，对小波零树编码算法的理论基础——小波理论作了简要的介绍，包括小波变换的时频局部特性、多分辨率分析、离散信号的快速分解与重构以及小波与滤波器组的关系。第三章，介绍了小波零树编码和感兴趣区域编码，并讨论了如何在小波零树编码的算法框架内实现感兴趣区域编码。第四章，详细的武汉理工大学硕士学位论文阐述本文对身份照片压缩的实现，并且给出了实验的结果。这一部分主要包括:整个压缩方案的设计，感兴趣区域的分割，小波变换的实现，轮廓编码和实验结果。第五章，对全文的研究工作进行总结，并对今后的研究方向进行展望。

全文目录

第1章引言  9-17
  1.1 图像压缩概述  9-12
    1.1.1 信息的定义和度量  9-10
    1.1.2 图像压缩原理  10-12
  1.2 身份照片的压缩  12-14
    1.2.1 身份照片压缩的需要  12-13
    1.2.2 身份照片压缩技术的国内外动向及水平  13-14
  1.3 论文的研究背景、任务和结构  14-17
    1.3.1 论文研究的背景、目的和意义  14-15
    1.3.2 技术路线和研究任务  15-16
    1.3.3 主要内容与结构  16-17
第2章小波变换的基本原理简介  17-30
  2.1 连续和离散小波变换  17-18
  2.2 多分辨率分析  18-20
  2.3 小波变换的Mallat算法  20-24
  2.4 信号的小波分解与重构  24-28
    2.4.1 小波变换与子带滤波  24-25
    2.4.2 正交和双正交小波  25-26
    2.4.3 小波基的特性  26-28
  2.5 二维小波变换  28-30
第3章小波零树编码和ROI编码原理分析  30-41
  3.1 基于小波的图像编码  30-33
  3.2 嵌入式小波零树编码(EZW)  33-35
  3.3 基于感性趣区域的图像编码  35-37
  3.4 基于位面移位的ROI编码  37-41
    3.4.1 位面的概念  37-38
    3.4.2 EZW编码中ROI编码的实现  38
    3.4.3 两种位面移位的方法  38-41
第4章身份照片压缩的实现  41-64
  4.1 总体设计  41-45
  4.2 感兴趣区域的分割  45-49
    4.2.1 面部感兴趣区域的定义  45-46
    4.2.2 图像的二值化和头肩轮廓确定  46-47
    4.2.3 面部感兴趣区域的确定  47-49
  4.3 小波变换的实现  49-54
    4.3.1 小波基的选择  49-51
    4.3.2 边界问题  51-52
    4.3.3 相片尺寸处理和小波变换分解级数  52-53
    4.3.4 小波分解和重构的实现  53-54
  4.4 轮廓编码  54-57
  4.5 实验结果  57-64
    4.5.1 本文方法的不同移位位数下压缩质量的对比  57-61
    4.5.2 本文方法同一般的EZW和带轮廓编码EZW的对比  61-64
第5章总结和展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
硕士期间参加的科研项目和发表的论文  70

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