实时截断码率控制新算法及其VLSI结构

为了在JPEG2000 Tier1编码的同时实时截断码流,引入图像片编码的实时剩余率失真信息,利用它和当前编码通道的率失真斜率在编码过程中判定当前编码通道是否被截断,从而提高JPEG2000编解码系统的实时性.应用文中算法设计了在编码过程中实时截断码流的VLSI体系结构.实验结果表明:采用文中算法可在编码过程中实时截断编码码流,实时性强,资源损耗小,且重建图像质量高.     

基于编码通道数的JPEG2000压缩率控制算法

提出一种基于小波量化权值和编码通道数的JPEG2 0 0 0压缩率控制算法 .在位平面编码之前 ,根据当前码块所处的子带和码块内包含的编码通道数预先分配压缩码字数 .在编码过程中 ,编码码字数超过分配码字数时就截断码流 ,即实时截断码流 .与标准的率失真 (PCRD)优化算法相比 ,该算法不会在计算码率失真斜率和搜索最优分层截断点时产生运算开销 .实验结果表明 ,在 0 5b/像素下 ,所提算法对于Lena图像的存储器损耗和编码时间也只有标准PCRD优化算法的 6 8%和 18 7% ,但图像质量只低 0 8dB .这种算法资源损耗少 ,显著提高了运算速度 ,更有利于超大规模集成电路实现     

一种高精度的自适应码率控制图像压缩算法

针对非完全嵌入编码的图像压缩算法难以实现精确的码率控制问题,提出了一种结合码率预测和压缩后率失真优化的高精度自适应码率控制的图像压缩(HTJ2K-RPRD)算法。首先,根据二维离散小波变换高频子带数据的高斯分布特性,计算量化前高频子带数据的信息熵得到最小平均比特数,用最小平均比特数来估计量化编码后高频子带数据的码率预测值;接着,采用与JPEG2000标准压缩质量相当但复杂度比其低的HTJ2K标准进行图像压缩,根据HTJ2K标准中清理通道的编码特点,粗略计算二维离散小波变换低频子带数据在码流中嵌入的平均比特数,用嵌入的平均比特数来估计编码后低频子带数据的码率预测值;然后,统计所有编码后子带数据的码率预测值来估计基础截断位平面;最后,从基础截断位平面编码产生多个编码通道,对产生的编码通道进行率失真优化以实现自适应码率控制的图像压缩。实验结果表明：HTJ2K-RPRD算法在自适应码率控制的情况下可实现带宽受限压缩系统的定码率压缩,且复杂度更低;在不同位深和像素大小的图像上的压缩码率控制精度可达99.997%。     

JPEG2000在空间太阳望远镜中的改进应用

对JPEG2000算法提出了一种新的改进,以提高它的编码效率.通过修改编码顺序,使得在每个Tile中,数据按照其重要性降序编码.从而,码流截断方法也随之简化,并可以提前终止编码,而率失真效果仍接近最优.最后,给出一个可行的并行化方案,可大大缩短运行时间.改进后的JPEG2000更适用于计算资源有限的星上系统,满足了空间太阳望远镜的压缩需求.     

基于自适应冗余数量和参数估计的容错编码

针对视频流在通过易错信道传输时丢包和延时导致的降低接收端的视频质量问题,为了提升视频流的容错性能,提出了一种快速容错编码策略,对每个主要帧自适应地编码多个冗余帧,并且进一步提出了快速多冗余帧数量计算的方法.利用实验数据得到失真和码流消耗的函数,使用编码参数来快速估计率失真代价值,进而根据失真模型对具有不同冗余帧计数的冗余帧的编码参数进行限制.由于序列相邻帧的特征具有相似性,因此使用临近帧的编码参数及失真和码流消耗对统计模型进行更新.最终通过利用失真和码流消耗的统计模型,分析冗余帧数量对总体端对端率失真代价的影响,以此选择优化的冗余帧数目和编码参数.实验结果表明:该算法与自适应调整编码参数的冗余帧编码的算法相比,峰值信噪比平均提高约1dB,具有更好的端对端视频传输质量.     

基于自适应冗余片嵌入的容错视频转码方法

为提升视频码流在传输中的容错能力,提出了一种容错视频转码方法,通过向原码流嵌入冗余片来保护图像的感兴趣区域.引入了一种感兴趣区域的提取方法,利用肤色和运动信息确定每一帧图像的感兴趣区域.为避免不必要的比特消耗,通过计算感兴趣区域的率失真性能来判断是否需要对当前帧的码流嵌入冗余片.若选择需要嵌入,则会在熵编码过程中生成冗余片并嵌入码流,避免二次编码.实验结果表明:该方法能够显著改善丢包传输时视频的主观质量,实现较好的率失真性能.     

基于JPEG2000的高效率控制算法

基于JPEG2000编码器的传统实现中存在大量计算冗余,使得编码器的实现需要大量编码时间和存储空间,提出了一种基于JPEG2000标准,高效、快速搜寻最优码流截取点的率控制算法.在对数域中对率失真斜率进行快速比较,从而避免了斜率浮点模式的运算;设定了编码顺序和位平面编码控制门限,从而进一步快速搜索最优码流截取点,降低在甚低比特率编码初期存在的冗余.该算法大幅度减少了编码所需的运算量和时间,尤其是在低码率情况下,提高了编码效率,且获得了与原始算法基本相同的高压缩性能.     

基于预测的JPEG2000码率控制算法

在低码率下JPEG2000的压缩后率失真最优化算法(PCRD-opt)在运算量和存储量上冗余较大。针对这一问题,该文提出一种基于预测的码率控制算法。该算法通过对目标码率所对应的率失真斜率进行预测,提前截断块编码,避免不必要的编码扫描过程,从而有效降低了运算量和存储量,同时保持图像的质量。在目标码率为0.1 bit/像素时,与PCRD-opt相比,本算法Tier-1层块编码部分的运算时间和存储空间各减少了大约90%,而峰值信噪比(PSNR)基本没有降低。     

一种QR码识别的低复杂度图像预处理方法

QR(Quick Response)码是一种常见的二维条形码,图像预处理是实现复杂条件下QR码图像自动识别的重要步骤.为了降低QR码使用门槛,提出了一种实用的低复杂度QR码识别图像预处理算法,它可以提高解码器识别速率,便于算法嵌入移动终端.由于没有使用传统的边缘检测和直线检测手段,而是依据QR码自身编码特点进行探测定位,所以几何失真、背景噪声对其影响较小;此外,为提高了QR码的识别率,采用结合校正图形并按区域自适应取样的方法来生成码流.实验结果表明,该算法可以克服QR码识别过程中易受噪声干扰、光照不均和几何失真等影响,并能满足实时解码的要求.     

基于编码复杂度的帧层和宏块层自适应码流控制方法

码流控制在实时视频编码通信中起到非常重要的作用。分析了H.264率失真优化和码流控制之间存在“蛋鸡悖论”问题并给出JVT-G012中的码流控制方案,提出了基于编码图像复杂度的帧层和宏块层自适应码流控制方法。模拟仿真表明:与JVT-G012方法相比,以稍微降低缓冲区平稳性的代价,换取编码图像的平均PSNR值提高和主观质量的改善,以及码流控制算法复杂度的降低,具有一定的实际应用价值。     

一种有效的JPEG2000压缩率控制算法

JPEG2000是一种新型的图像编码标准,它具有优于JPEG标准的率-失真性能.但JPEG2000标准的压缩后率失真(PCRD)优化算法效率较低,尤其在低比特率时JPEG2000编码的熵编码部分(EBCOTTier-1)将有很大一部分计算浪费,因为许多经过编码的比特流在经过JPEG2000压缩码率控制算法后被截断丢弃.提出一种有效的压缩码率控制算法,它利用率-失真斜率的两个属性得到优化的截断点,不需要所有的编码过程,并给出了整个处理过程.与JPEG2000原有的PCRD算法相比,所提出算法可以快速搜索到优化截断点并可减少存储空间尺寸,还可获得与PCRD算法几乎相同的图像质量.     

一种基于小波的Contourlet变换的图像压缩算法

针对JPEG2000图像压缩不能有效地保护图像边缘的局限，提出了一种结合基于小波的Contourlet变换与最优截断嵌入码块编码（EBCOT）的静止图像压缩算法（CEBCOT）．在Contourlet变换中采用小波变换取代拉普拉斯塔式变换获得了非冗余基于小波的Contourlet变换，它通过方向滤波器组把小波变换的高频子带进一步分解为多个方向子带，从而更稀疏地表示了图像的边缘和纹理．CEBCOT采用了改进的EBCOT编码，它依照方向子带大小进行编码块分割，提高了编码性能．实验结果表明，相对于JPEG2000，所提出的算法获得的压缩图像边缘更加清晰，峰值信噪比提高了0．1～0．8dB．     

一种方向提升小波变换和网格编码量化的图像编码算法

由于JPEG2000图像压缩标准不能有效表示图像边缘的缺陷,提出了一种结合方向提升小波变换和网格编码量化(TCQ)的图像编码算法.该算法先通过基于率失真优化的四叉树分割算法得到最优变换方向,再沿最优变换方向做方向提升小波变换,然后对得到的小波子带系数进行TCQ量化,最后将量化系数编码输出.实验结果表明,对所给定的测试图像,该算法比JPEG2000峰值信噪比最多提高了1.49 dB,比JPEG2000的结构相似度最多提高了3.98%,解码图像的主观视觉质量更好.     

三维小波零块编码算法在超光谱图像压缩中的应用

提出了1种三维集合分裂嵌入式零块编码(3D SPEZBC)的超光谱图像压缩算法。该算法首先采用三维二进小波变换,有效地去除超光谱图像的空间和谱间相关性,然后对于所生成的每个二维子带利用基于集合分裂的方法进行零块编码,最后再采用基于上下文的自适应算术编码来进一步提高编码性能。3D SPEZBC编码算法不但可以提供较好的率失真性能,而且相对于3D EZBC编码算法可以节省大量的存储空间。实验结果表明,3D SPEZBC算法在各比特率下编码性能均明显优于3D SPECK,3D SPIHT和JPEG2000算法。     

窄带宽环境下JPEG2000图像频域压缩方法研究

以往研究出的JPEG2000图像频域压缩方法,大多无法在窄带宽环境下实现高水准的压缩。因此,提出高水准的窄带宽环境下JPEG2000图像频域压缩方法。该方法选取EBCOT方法作为JPEG2000图像频域压缩编码方法,主要利用EBCOT方法对有损压缩进行研究。EBCOT方法的有损压缩编码流程分为块编码和分装,块编码对JPEG2000图像频域采样进行色彩变换的预处理操作,预处理后的频域采样码流将进行用户兴趣点标记、码流切分和编码,生成块摘要。分装是对块摘要进行切分、编码和分配装入,实现窄带宽环境下JPEG2000图像频域压缩的过程。经实验结果分析可知,所提方法能够实现高水准的图像频域压缩,解决图像信息收发难题。     

基于第二代Bandelets变换的静止图像压缩

基于第二代Bandelets变换提出了一种静止图像压缩算法．先引入数字线表示离散域中的直线，再通过目标码率来计算相应的近似量化值，对建立的率失真函数取最小值得到最佳的Bandelets变换方向，然后根据子带相关性以建立四叉树并通过编码扫描次序来存储系数，最后将JPEG2000的比特位平面和上下文编码应用到量化后的Bandelets系数，从而实现了图像压缩．该算法降低了方向寻优的计算复杂度，减少了表征方向信息所需比特数和辅助的方向信息总量，同时提高了压缩图像的质量．实验结果表明，与JPEG2000相比，该算法的峰值信噪比可提高0．3-1．3dB．     

一种适合JPEG2000编码的动态感兴趣区域提取算法

在分析了JPEG2000感兴趣区域（ROI）编码标准的基础上，提出了一种基于形态学的动态JPEG2000的ROI提取方法．利用形态滤波器组与分水岭分割算法将LLn小波子带图像划分为若干闭合区域，再利用区域纹理特征来判定LLn小波子带图像的ROI以及生成LLn子带的二值模板，最后依据离散小波变换结构以及坐标映射原理，动态生成全部子带的二进制ROI模板．在JPEG2000压缩软件中的应用结果证明，所提方法克服了目前ROI编码必须人工参与的缺陷，利用它可根据图像内容自动生成ROI编码图像，大大提高了批量ROI编码的效率．该方法同时还支持任意形状的图像，并与国际JpEG2000标准兼容．     

JPEG2000 DWT变换器和EBCOT编码器的VLSI结构设计

为了进行符合新一代静止图像压缩标准 JPEG2 0 0 0的图像编码 IP核设计 ,提出了基于 JPEG2 0 0 0标准的离散小波变换器 (DWT)和优化截断的嵌入式分块编码器 (E-BCOT)的 VL SI结构。DWT采用的空间组合推举体制算法(SCL A)将基于 9/ 7滤波器的标准推举 (lifting)算法体制快速的运算量降低了 5 / 12。EBCOT采用的并行运算和动态内存控制 (DMC)结构 ,在保证编码速度的前提下 ,最大限度减小了片内小波系数缓存量和访问频率。这 2项设计均可以作为单独的 IP核应用在其他需要高速图像处理的领域 ,如远程监控、数码相机等。