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基于PDE修补技术的图像编码研究

作　者: 孙立军
导　师: 彭进业
学　校: 西北大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: G-C模型图像修复图像编码 JPEG2000
分类号: TN919.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

图像编码技术在数据存储和传输中扮演着极为重要的角色,图像编码核心是用最小的数据量来表达图像相对完整的信息,而会丢弃一些冗余信息。图像修复技术则是将缺失的信息,通过一定的算法和准则,将其填补完整。从这个角度出发,图像编码和图像修复两种技术可以有机地结合在一起,本文的研究正是基于这种考虑。在对几种经典偏微分方程修补算法和JPEG2000编码算法研究的基础上,针对现有G-C修补算法的一些缺陷,提出了一种改进方案,并设计实现了一种结合JPEG2000算法和图像修补技术的图像编码系统。本文主要工作如下：首先,对PDE经典的修复模型——BSCB模型、TV模型以及CDD模型的原理算法和数值方案做了详细的研究,并对每种算法的修复效果用仿真实验进行了验证。其次,改进了G-C修补模型。针对原始G-C修补模型中边缘停止函数存在的不足,重新构造了边缘停止函数。实验结果表明,改进的G-C修补模型具有更高的修补效率,修补效果也比原始G-C模型有一定程度的提高。最后,设计了一种结合JPEG2000和改进的G-C修补模型的图像编码系统,在分析该系统原理性方案的基础上,对系统中各个模块的功能和实现算法做了详细的分析。实验结果表明,本文设计的编码系统在高压缩比情况下,相比JPEG2000压缩系统重构的图像质量有一定程度的提高,相比基于P-Harmonic模型的编码系统,压缩性能也有-定程度的改进。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-12
第一章绪论  12-18
  1.1 研究背景  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-16
  1.3 文章内容及组织安排  16-18
第二章 PDE修补算法  18-36
  2.1 偏微分方程概述  18-20
    2.1.1 偏微分方程的概念  18-19
    2.1.2 偏微分方程的定解问题及其适定性  19-20
  2.2 线性扩散  20-24
    2.2.1 扩散过程的物理背景  21-23
    2.2.2 线性扩散  23-24
  2.3 非线性扩散  24-26
    2.3.1 非线性扩散的原理  24
    2.3.2 非线性扩散方程的数值方案  24-26
  2.4 BSCB修补模型  26-29
    2.4.1 BSCB模型的原理及算法  26-28
    2.4.2 BSCB模型的数值方案  28-29
    2.4.3 实验结果及分析  29
  2.5 TV修补模型  29-33
    2.5.1 TV模型的原理及算法  29-31
    2.5.2 数值实现  31-32
    2.5.3 实验结果及分析  32-33
  2.6 CDD修补模型  33-35
    2.6.1 CDD模型的原理和算法  33-34
    2.6.2 实验结果及分析  34-35
  2.7 本章小结  35-36
第三章一种改进的G-C修补算法  36-46
  3.1 G-C(Gradient-Curvature)修补模型  36-39
    3.1.1 G-C修补模型的提出  36-37
    3.1.2 原始模型对曲率函数f(·)和边缘停止函数g(·)的选择  37-39
  3.2 改进的G-C修补模型  39-42
    3.2.1 传导率的概念  39
    3.2.2 改进的G-C修补模型  39-40
    3.2.3 改进的G-C修补模型的数值方案  40-42
  3.3 实验结果及分析  42-45
    3.3.1 评价准则  42-43
    3.3.2 实验结果及分析  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章结合JPEG2000和PDE修补算法的图像编码系统  46-62
  4.1 JPEG2000压缩框架  46-49
    4.1.1 JPEG2000基本编解码系统  46-47
    4.1.2 JPEG2000核心编码技术  47-49
  4.2 基于Canny算子的边缘检测与扩充  49-51
    4.2.1 边缘检测的意义  49-50
    4.2.2 边缘检测算法  50
    4.2.3 边缘扩充图  50-51
  4.3 结合JPEG2000和改进G-C修补算法的图像编码系统  51-53
    4.3.1 基于修补技术的图像编码基本流程  51-52
    4.3.2 本文编码系统的总体框架与实施步骤  52-53
  4.4 系统性能评价指标  53-54
    4.4.1 压缩百分比  53
    4.4.2 峰值信噪比  53-54
  4.5 仿真实验结果及分析  54-61
    4.5.1 实验一  54-56
    4.5.2 实验二  56-58
    4.5.3 实验三  58-60
    4.5.4 实验小结  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第五章总结和展望  62-64
  5.1 工作总结  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士期间取得的科研成果  68-70
致谢  70

基于PDE修补技术的图像编码研究

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