低压缩码率下JPEG编码器的设计

发布时间：2017-09-29 14:03

  本文关键词：低压缩码率下JPEG编码器的设计

  更多相关文章： 低压缩码率 JPEG编码 硬件设计 无线多媒体传感器网络 全相位反离散余弦双正交变换

【摘要】：无线传感器网络(WSN)的出现为信息感知领域带来了一场变革。基于WSN的无线多媒体传感器网络(WMSN),是一种可感知声音、图像等多媒体信息的新型传感系统。在WMSN中,拥有一个高效的图像编码器是十分重要的。目前常用的图像编码标准中,JPEG编码算法简单,占用资源少,可满足WMSN对芯片面积和功耗的要求。但其压缩率低的缺点,使编码文件的传输对网络带宽产生极大的压力。若增大压缩率,重建图像质量下降严重,并产生强烈的方块效应,人眼无法接受。本文在分析了低压缩码率下JPEG编码的发展现状后,确定以算法改进作为切入点,完成JPEG编码器的设计。采用了近年来提出的全相位反离散余弦双正交变换替换传统的离散余弦变换算法,并在此基础上使用均一量化方式,减少图像高频数据的丢失；熵编码后采用标准JPEG文件格式对编码数据进行封装。设计完成后,对编码器进行验证。结果表明,在码率不高于0.25比特每像素的情况下,恢复图像的峰值信噪比大于30dB,视觉上可保证较好的图像质量；方块效应强度较传统JPEG编码图像有所降低,降低幅度超过15%；综合后得到的编码器面积较传统JPEG编码器减小了24%,保证了较小开销。本文设计了一种低开销的JPEG编码器,在低压缩码率环境下可保证较好的重建图像质量,并改善码率降低引起的方块效应,较小的编码文件也更适合在WMSN中传输。此课题为WMSN中的图像处理器提供了设计参考,具有一定的应用价值。
【关键词】：低压缩码率 JPEG编码 硬件设计 无线多媒体传感器网络 全相位反离散余弦双正交变换
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 无线视频传感器网络的发展现状10-12
• 1.3 研究内容与设计目标12-13
• 1.4 论文结构13-15
• 第二章 图像压缩编码分析15-29
• 2.1 图像压缩方法15-16
• 2.2 图像压缩标准简介16-17
• 2.3 适用于WMSN的图像压缩技术17-18
• 2.4 JPEG压缩编码原理18-27
• 2.4.1 分块及预处理19-20
• 2.4.2 离散余弦变换20-21
• 2.4.3 量化21-22
• 2.4.4 熵编码22-25
• 2.4.5 JPEG文件格式25-26
• 2.4.6 JPEG编码在WMSN中的应用及存在问题26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 低压缩码率下的JPEG编码分析29-43
• 3.1 图像压缩效果评估29-30
• 3.2 低压缩码率下JPEG编码算法分析30-34
• 3.2.1 使用DCT算法引起的方块效应30-31
• 3.2.2 基于全相位双正交变换的算法结构31-34
• 3.3 低压缩码率下JPEG编码算法验证34-42
• 3.3.1 基于DCT算法JPEG编码的MATLAB实现34-37
• 3.3.2 基于全相位双正交变换JPEG编码的MATLAB实现37-39
• 3.3.3 仿真结果对比与分析39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 JPEG编码器的硬件电路设计43-63
• 4.1 编码器架构设计及模块划分43-44
• 4.2 域变换模块的设计44-50
• 4.2.1 余弦系数处理模块45-46
• 4.2.2 行系数处理模块46-47
• 4.2.3 累加模块47-48
• 4.2.4 地址产生模块48-50
• 4.3 Z字型扫描模块的设计50-51
• 4.4 量化模块的设计51-52
• 4.5 熵编码模块的设计52-59
• 4.5.1 编码预处理模块53-54
• 4.5.2 哈夫曼编码模块54-57
• 4.5.3 数据整合模块57-59
• 4.5.4 数据扩展模块59
• 4.6 头文件生成模块的设计59-60
• 4.7 控制模块的设计60-62
• 4.8 本章小结62-63
• 第五章 编码器电路的验证63-81
• 5.1 编码器的功能验证63-75
• 5.1.1 域变换模块仿真64-66
• 5.1.2 Z字型扫描及量化模块仿真66-67
• 5.1.3 熵编码模块仿真67-69
• 5.1.4 头文件生成模块仿真69-70
• 5.1.5 功能验证输出图像与MATLAB仿真的对比分析70-71
• 5.1.6 编码器的系统级验证71-75
• 5.2 编码器的FPGA验证75-79
• 5.3 结果分析79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读硕士期间发表的论文89

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黎志;周海河;;基于JPEG的网络视频监控系统[J];现代计算机(专业版);2007年09期

2 陈雷霆,吉家成,傅志中,梁福成;小波图像编码与JPEG图像编码的比较研究[J];计算机应用;2000年S1期

3 邢赛鹏;平西建;詹杰勇;;JPEG图像数据格式简明分析[J];微计算机信息;2005年26期

4 郭艳卿;尤新刚;孔祥维;沈林杰;;基于微观模板的多类JPEG图像盲隐密分析方法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年03期

5 张恒;钱思进;;基于特征的JPEG图像信息隐藏的隐蔽性评价[J];计算机工程与应用;2009年11期

6 蔡军杰;陈建华;;基于JPEG图像的信息隐藏体系的研究[J];福建电脑;2007年02期

7 钱萍;刘镇;;一种针对JPEG隐匿图像的隐写分析新算法[J];科学技术与工程;2010年20期

8 吴万琴;阮文惠;;基于多方向相关性JPEG图像通用隐写分析方法[J];数字技术与应用;2013年01期

9 王德生,张旭东;整数型帧间差分JPEG算法及实现[J];信号处理;1997年01期

10 吴名强;李薇;朱婷婷;胡伟文;;基于对称α稳态模型的JPEG通用隐写分析[J];计算机工程;2014年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 徐长勇;平西建;刘翠卿;;利用纠错码的JPEG图像压缩域隐写算法[A];第八届全国信息隐藏与多媒体安全学术大会湖南省计算机学会第十一届学术年会论文集[C];2009年

2 伊兵哲;平西建;;基于LSSVM的JPEG图像隐写分析算法[A];第七届全国信息隐藏暨多媒体信息安全学术大会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 安徽 胡祖沛;给JPEG图片减肥[N];电脑报;2003年

2 黄杰云;让JPEG图片精彩重现[N];中国电脑教育报;2003年

3 河南 EVAer;批量调整JPEG图片尺寸[N];电脑报;2004年

4 曲莲飞;我用JPEG漏洞兴风作浪[N];电脑报;2004年

5 北京 林平楼;载入外部swf和jpeg文件[N];电脑报;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 康媛;JPEG图像篡改盲取证技术及相关问题的研究[D];湖南师范大学;2015年

2 边弘宇;低压缩码率下JPEG编码器的设计[D];东南大学;2015年

3 白雪葵;基于多任务学习的JPEG图像隐密分析[D];大连理工大学;2013年

4 贺丽芳;基于JPEG图像的隐写算法研究[D];南京理工大学;2010年

5 赵明豹;JPEG图像的数字密写技术研究[D];武汉科技大学;2012年

6 黄明磊;基于JPEG图像的数字隐写方法研究[D];郑州大学;2010年

7 杨贵彬;JPEG图像信息隐藏检测方法的研究[D];北京工业大学;2009年

8 左桂平;基于数字水印的JPEG图像传输信道质量评估技术研究[D];西南交通大学;2011年

9 刘潇潇;基于JPEG图像的YASS隐密分析新方法[D];大连理工大学;2010年

10 卢记仓;针对JPEG图像典型隐写算法的可靠检测技术[D];解放军信息工程大学;2010年

，

本文编号：942396