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小波变换在图像边缘提取和压缩编码中的应用研究

作　者: 刘宏兵
导　师: 杨万海
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 小波变换、多尺度边缘提取、双正交小波、图像编码、零树编码、 K_L变换。
分类号: TN919.81
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要


小波变换（Wavelet Transform）理论是近年来迅速发展起来的一门新理论，它是继1822年法国数学家约瑟.傅立叶变换之后的一项重大突破，它使数理科学发生了重大的变化。虽然小波变换和傅立叶变换都是线性变换，但是由于小波变换具有时域和频域的双重局域性的特性，从而使小波变换比傅立时变换更灵活，有利于信号的时频特性。 1989年Mallat提出了多分辨率分析的思想，统一了各种小波函数的构造方法，并且利用两个正交镜像滤波器，给出了构造正交基的金字塔式的快速算法，在图像处理中得到了广泛的应用。本文基于小波变换的多尺度特性，研究了它在图像边缘提取和压缩编码中的应用。主要内容如下：● 本文针对在图像边缘提取中分块自适应法所存在的问题，提出了矩形自 适应的边缘提取方法。它可以随着所研究领域的模极大值的平均值来自适应 地调整链平均幅度阈值，有利于根据图像特征来提取边缘有强弱变化的边缘， 克服了分块自适应法中分块的人为性，能够根据图像自身的特点来提取边缘。● 本文从可以作为尺度函数的样条函数出发，根据双正交小波的基本条件，构造 了能够满足多尺度边缘提取要求的双正交小波。和Mallat等人提出的边缘提 取算法的计算量比较，该方法大约减少到它的三分之一，克服了Mallat等人 提出的多尺度边缘提取方法中数据量保持不变、计算工作量较大的缺点。这 样一来，当我们利用这种小波变换数据进行图像编码压缩后，从这些压缩数 据中仍可直接提取图像边缘而勿需重构图像，这就为在压缩数据域中提取图 像特征奠定了基础。● 本文在研究Shapiro嵌入式小波零树图像编码方案的基础上，提出了一种改 进型的自适应嵌入式零树编码方法。本算法利用‘公有化’的K-L变换以增 加编码过程中零树的个数，提高编码效率，实验结果表明它能在相同压缩率 的情况下，提高PSNR约0.1～0.6dB，同时该编码方案仍保持零树编码产生嵌 入式码流，支持多码率图像解码。● 本文在大量比较实验的基础上，验证了反对称的双正交小波在编码压缩中同 样具有适用性。它的性能和目前在压缩编码中常用的9-7对称双正交小波可 以比拟，但是由于反对称双正交小波还有如下潜在优点，即从压缩数据域中 不经重构图像即可提取图像边缘，故应对反对称双正交小波在图像编码中的 地位予以充分重视。

全文目录


中文摘要  5-6
英文摘要  6-9
第一章 绪 论  9-18
  1．1 小波理论的发展  9-13
  1．2 本论文的主要工作  13-15
  本章参考文献  15-18
第二章 小波变换的基本理论  18-39
  2．1 引言  18-19
  2．2 函数空间的预备知识和Fourier分析的定义  19-20
  2．3 Fourier变换存在的问题  20-22
  2．4 多分辨分析  22-23
  2．5 尺度函数和小波函数  23-28
  2．6 小波变换  28-31
  2．7 小波分解与重构  31-38
  本章参考文献  38-39
第三章 利用小波变换的多尺度对边缘提取的研究  39-61
  3．1 引言  39-40
  3．2 图像边缘提取的发展与现状  40-45
  3．3 小波变换用于图像的多尺度边缘提取  45-48
  3．4 两类阈值对图像多尺度边缘提取的影响研究  48-51
  3．5 用于多尺度边缘提取的双正交小波的构造  51-58
  3．6 小 结  58-59
  本章参考文献  59-61
第四章 图像编码技术的发展  61-73
  4．1 引言  61
  4．2 “第一代”图像编码的主要技术及其缺陷  61-63
  4．3 “第二代”图像编码技术  63-67
  4．4 图像编码技术的国际标准  67-69
  4．5 小 结  69-70
  本章参考文献  70-73
第五章 图像自适应嵌入式小波零树编码  73-103
  5．1 引言  73-74
  5．2 图像的小波压缩研究进展  74-76
  5．3 嵌入式小波零树编码  76-82
  5．4 自适应小波零树编码的原理与实现  82-87
  5．5 嵌入式零树编码算法中小波分解级数的进取研究  87-92
  5．6 对称和反对称的双正交小波在压缩编码中的对比研究  92-96
  5．7 图像自适应小波零树编码系统的实现  96-100
  5．8 小 结  100-101
  本章参考文献  101-103
第六章 总结与展望  103-107
  6．1 总 结  103-106
  6．2 展 望  106-107
致 谢  107-109
博士学习阶段发表与撰写的主要学术论文  109-110
博士学习阶段参加的科研项目  110

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信 > 图像编码
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