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基于视觉特性及人工神经网络的图像压缩

作 者: 田杰华
导 师: 顾晓东
学 校: 复旦大学
专 业: 电路与系统
关键词: 人眼视觉系统(HVS) 图像压缩 对比敏感度 人工神经网络 小波变换 视觉信息保真度(VIF)
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


图像压缩的主要目的是要消除图像中的冗余信息,包括编码冗余、像素间冗余以及心理视觉冗余信息。过去几十年来,图像压缩研究得到了快速的发展,出现很多有效的算法,已经形成了JPEG、JPEG2000、MPEG、H.26X等压缩标准。在三大冗余信息中,消除编码冗余和像素间冗余的算法目前已很成熟,传统的基于香农信息理论的图像压缩方法已经发展到了极限。为了进一步压缩图像,可以从两个方面来着手:一是利用视觉系统特性,人眼作为图像信息的最终“消费者”,基于人眼视觉特性的图像压缩越来越成为了人们研究的特点,由于视觉系统的复杂性,目前这一领域还有很多未知领域需要进行探索。二是开发新的压缩工具和更加智能化的算法,人工神经网络由于其优良的性能,在图像压缩方面的应用有很大的空间,目前这方面的研究还处在初级阶段。本文正是从这两个方面展开的研究,主要工作如下:1.提出了一种低比特率小波图像压缩方法。图像压缩的视觉有效性直接与其所保留的视觉重要信息有关。心理生理学实验结果显示,人眼对图像的边缘、平滑、纹理区域的敏感度不同,同时对小波分解后不同子带部分小波系数的敏感度也不同。据此提出一种低比特率小波图像压缩算法,该算法对图像不同区域小波系数进行不同的量化,同时对图像小波分解不同子带系数进行视觉重要性加权,保证优先传输视觉上最重要的系数。实验表明,该算法适合于低码率率的图像压缩。将其运用到SPIHT编码算法中,与传统的SPIHT算法相比,重构图像的主观视觉质量评价指标VIF(visual information fidelity)值更高,具有更清晰的视觉效果。2.提出一种在小波域利用人工神经网络进行图像压缩的算法,该算法参考人眼对各个子带的敏感度,同时保留了传统的基于BP人工神经网络算法的直接对图像数据进行压缩的特点。3.将图像看成是坐标的函数,提出在小波域内利用BP人工神经网络训练逼近原图像,传输比图像数据少很多的训练好的神经网络权值给解码端解码,来达到图像压缩的算法。神经网络的输入为小波系数的坐标,经过神经网络的映射和训练,在解码端只需要通过训练得到稳定的权值,便可以解码原图像。相比其他基于人工神经网络直接对原始图像数据压缩的方法,该算法有效地提升了图像数据的压缩能力。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
第1章 绪论  6-13
  1.1 研究背景和意义  6-7
  1.2 图像压缩研究状况  7-11
    1.2.1 基于人眼视觉特性的图像压缩研究状况  7-9
    1.2.2 基于人工神经网络的图像压缩研究状况  9-11
  1.3 论文的主要工作和创新点  11
  1.4 本文内容安排  11-13
第2章 人眼视觉特性和人工神经网络介绍  13-23
  2.1 视觉特性介绍 #I1  13-17
    2.1.1 人眼构造和人眼内图像形成机理  13-14
    2.1.2 亮度鉴别与主观感觉强度  14-15
    2.1.3 对比敏感度  15-17
    2.1.4 视觉掩蔽  17
  2.2 人工神经网络介绍  17-22
    2.2.1 神经元模型和特点  17-18
    2.2.2 激活函数类型  18-21
    2.2.3 神经网络基本结构类型  21-22
    2.2.4 神经网络学习算法分类  22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 基于人眼视觉特性的图像压缩  23-35
  3.1 引言  23-24
  3.2 基于对比敏感度函数的小波于带加权  24-27
  3.3 根据对不图像不同区域敏感度量化  27-28
  3.4 新的基于HVS的图像小波压缩算法  28
  3.5 实验结果与分析  28-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章 基于人工神经网络的图像压缩  35-46
  4.1 引言  35-36
  4.2 BP人工神经网络  36-38
  4.3 传统的基于BP人工神经网络的图像压缩  38-40
  4.4 基于BP网络的小波图像系数向量压缩  40-41
  4.5 基于BP网络的小波图像坐标向量压缩  41-42
  4.6 实验结果与分析  42-45
  4.7 本章小结  45-46
第5章 总结与展望  46-48
参考文献  48-52
硕士期间发表论文情况  52-53
致谢  53-54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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