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基于TMS320C6713的SPIHT图像压缩算法研究及实现

作　者: 齐爽
导　师: 彭喜元
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 图像压缩离散小波变换 SPIHT算法 DSP
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

数字图像在军用、民用、生活等诸多领域被广泛应用,但由于原始图像庞大的数据量不利于传输与存储,所以对图像数据的压缩尤为关键。本文利用DSP技术实现了基于分级树集合划分(Set Partitioning in Hierarchical Trees,SPIHT)的图像压缩算法,具有很好的实用性。本文首先叙述了图像预处理算法及实现过程;然后根据压缩效率、软、硬件开销、以及设计复杂度确定了离散小波变换(DWT)结合SPIHT算法的图像压缩编码方案。从理论角度,本文对小波变换的提升算法、整数5/3小波变换及其图像压缩算法的应用做了介绍,然后对SPIHT算法及无链表结构的改进算法做了描述;在硬件方面,根据图像压缩算法对硬件的需要,提出了硬件实现方案,并对基于SDRAM的图像数据传输和存储、基于TMS320C6713DSP的图像压缩算法的实现、以及相关设备的控制和JTAG接口使用做了详细描述。其中,图像压缩算法的DSP实现是本文的核心内容,文中对基于提升算法的四级整数5/3小波变换和SPIHT改进算法的设计和实现做了重点描述。所有程序采用C语言设计,其通用性和可移植性好;运用了流水线技术,提高了系统的效率。本文还对图像压缩方案进行了MATLAB仿真和Lab Windows/CVI仿真,并以MATLAB仿真结果为参照,与DSP实际运行的结果进行比较。经分析,硬件实验结果与期望一致,图像实验板能够对单帧512×512的灰度图像进行压缩,在保证一定图像质量的前提下,能够获得较高的压缩率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 图像压缩技术概述  9-16
    1.1.1 数据压缩的分类  10
    1.1.2 图像压缩技术研究  10-12
    1.1.3 图像压缩技术的评定标准  12-14
    1.1.4 图像处理的硬件实现平台  14-16
  1.2 基于DSP 的数字图像处理技术概述  16-18
    1.2.1 DSP 的特点  16
    1.2.2 DSP 器件的发展现状  16-17
    1.2.3 基于DSP 的数字图像处理技术发展趋势  17-18
  1.3 课题的来源及研究的目的和意义  18-19
  1.4 论文研究内容及结构  19-21
第2章图像预处理算法的DSP 实现  21-34
  2.1 数字图像预处理  21
  2.2 数字图像处理内容  21-22
  2.3 图像成像分析  22-23
  2.4 图像处理算法流程  23
  2.5 图像预处理算法的DSP 实现  23-33
    2.5.1 图像的直方图均衡化原理及实现  23-27
    2.5.2 图像的中值滤波算法原理及实现  27-30
    2.5.3 图像的边缘检测原理及实现  30-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章图像压缩编码方案  34-49
  3.1 小波变换及其图像压缩应用  34-41
    3.1.1 小波图像压缩技术研究现状  34-35
    3.1.2 小波变换提升算法及实现  35-37
    3.1.3 图像的小波变换  37-39
    3.1.4 整数5/3 小波变换  39-41
  3.2 小波变换多级分解级数的确定  41
  3.3 分块离散小波变换  41-42
  3.4 SPIHT 算法  42-48
    3.4.1 空间方向树及集合划分规则  43-45
    3.4.2 SPIHT 算法描述  45-46
    3.4.3 SPIHT 提升算法  46-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章基于DSP 的图像压缩实现  49-67
  4.1 硬件平台选择  49-54
    4.1.1 硬件需求分析  49-50
    4.1.2 TMS320C6713 数字信号处理器的特点  50-51
    4.1.3 硬件平台  51-54
  4.2 软件需求分析  54
  4.3 压缩编码软件设计及实现  54-62
    4.3.1 DSP 软件编程步骤  54-55
    4.3.2 板卡初始化程序  55
    4.3.3 应用程序开发过程  55-57
    4.3.4 DSP 主程序流程介绍  57-58
    4.3.5 小波变换  58-60
    4.3.6 SPIHT 提升算法编码设计  60-62
  4.4 DSP 程序代码优化  62-66
    4.4.1 基于TMS320C6713 的软件开发  62-63
    4.4.2 程序代码的优化方法  63-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章仿真验证及结果分析  67-82
  5.1 MATLAB 仿真分析  67-69
  5.2 Lab Windows/CVI 仿真分析  69-74
    5.2.1 小波变换仿真  69-70
    5.2.2 SPIHT 编码仿真  70-74
  5.3 CCS6000 仿真分析  74-77
    5.3.1 小波变换仿真  74-75
    5.3.2 SPIHT 编码仿真  75-77
  5.4 误差分析与存储器利用  77-79
    5.4.1 SPIHT 提升算法的抗误码能力问题分析  77-79
    5.4.2 存储器资源使用  79
  5.5 调试验证与性能分析  79-81
  5.6 本章小结  81-82
结论  82-83
参考文献  83-87
附录1 基于C6713DSP 图像均衡化处理程序代码  87-89
附录2 基于C6713DSP 图像中值滤波程序代码  89-91
附录3 基于C6713DSP 图像边缘检测程序代码  91-93
附录4 Mtalab 图像压缩仿真程序主程序代码  93-96
致谢  96

基于TMS320C6713的SPIHT图像压缩算法研究及实现

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