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适于硬件实现的无损图像压缩
Hardware implementation of lossless image compression

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王建军 1   刘波 2  
文摘 针对常见嵌入式小波编码算法硬件实现困难、成本较高等问题,提出了一种适用于硬件实现的无损图像压缩算法. 该算法根据子带属性的不同将小波系数分为1个低频子块和3个高频子块,然后使用不同的方法分别进行量化编码. 对于低频子块,首先使用脉冲差分编码调制(DPCM)方法压缩其数据动态,然后使用改进的比特位平面编码算法编码输出对应码流;对于各高频子块,则使用提出的改进集合树分裂(SPIHT)算法分别进行量化编码. 在改进的SPIHT算法中,通过加入A类集合的分类优化了码流输出;通过消除链表,降低了内存需求并避免了内存的动态管理;通过使用集合极值矩阵,避免了扫描过程中的重复判断,提高了编码效率. 实验结果表明,与传统SPIHT算法相比,本文算法可使各国际标准测试图像的编码比特率均降低0.14bit/pixel以上,而编码速度提高3倍以上. 该算法具有实时性高、内存需求低、适于硬件实现的特点
其他语种文摘 A hardware implementation method for lossless image compression is proposed to overcome the difficulties of embedded wavelet coding methods in hardware implementation and high costs. Firstly, the algorithm divides wavelet coefficients into a low frequency block and three high frequency blocks according to sub-band properties, and then uses different methods to code respectively. In the low frequency block coding method, the Difference Pulse coding Modulation(DPCM)is firstly used to reduce coefficients'dynamic range. Then,a modified bit plane coding method is used to output the bit stream. In the high frequency block coding method, the proposed modified Set Partitioning in Hierarchical trees(MSPIHT)algorithm is used to code three high frequency blocks respectively with their thresholds. The MSPIHT optimizes the outputted bit stream by using a type of A set judge, reduces memory requirement and avoids memory dynamic management by eliminating the lists of SPIHT algorithm. Moreover, the MSPIHT avoids repeated calculation in scanning process and enhances the coding efficiency by adopting MMVS. Experiment results show that the bit-rates of all international standard testing images have reduced more than 1.4bit/pixel and the coding speed has increased more than three times as compared with that SPHIT.It is concludes that the proposed algorithm is super in realtime performance, low memory requirement and fit for hardware implementation
来源 光学精密工程 ,2011,19(4):922-928 【核心库】
DOI 10.3788/ope.20111904.0922
关键词 图像压缩 ; 无损压缩 ; 小波变换 ; SPIHT算法 ; 硬件实现
地址

1. 中国人民武装警察部队工程学院, 陕西, 西安, 710086  

2. 中国科学院空间科学与应用研究中心, 北京, 100190

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1004-924X
学科 自动化技术、计算机技术
基金 国家863计划 ;  中国科学院空间科学与应用研究中心青年创新基金资助项目
文献收藏号 CSCD:4180034

参考文献 共 12 共1页

1.  PAN H. A fast and low memory image coding algorithm based on lifting wavelet transform and modified SPIHT. Signal Processing:Image Communication,2008,23(1):146-161 被引 10    
2.  JYOTHESWAR J. Efficient FPGA implementation of DWT and modified SPIHT for lossless image compression. Journal of Systems Architecture,2007,53(4):369-378 被引 1    
3.  KAVITHA S. Lossless compression through segmentation on low depth-of-field images. Digital Signal Processing,2009,19(1):59-65 被引 1    
4.  ADAMS M D. Lossless image compression with projection-based and adaptive reversible integer wavelet transforms. IEEE Trans. Image Process,2003,12(5):489-499 被引 1    
5.  SHAPIRO J M. Embedded image coding using zero-trees of wavelet coefficients. IEEE Trans. Signal Process,1993,41(12):3445-3462 被引 607    
6.  SAID A. A new fast and efficient image codec based on set partitioning in hierarchical trees. IEEE Trans. Circ. Syst. Video Technol,1996,6(3):243-250 被引 551    
7.  TAUBMAN D. High performance scalable image compression with EBCOT. IEEE Trans. Image Processing,2000,9(7):1158-1170 被引 246    
8.  郝燕玲. 应用于JPEG2000的离散小波变换并行超大规模集成结构. 光学精密工程,2009,17(5):1181-1186 被引 1    
9.  郑启枣. 基于线性预测的动态阈值 JPEG2000码率控制算法. 浙江大学学报(工学版),2008,42(8):1135-1140 被引 1    
10.  徐勇. 适于硬件实现的低复杂度图像压缩. 光学精密工程,2009,17(9):2262-2267 被引 11    
11.  BRAHIMI T. An improved SPIHT algorithm for lossless image coding. Digital Signal Processing,2009,19(7):220-228 被引 4    
12.  孙蕾. 基于谱间预测和码流预分配的高光谱图像压缩算法. 光学精密工程,2008,16(4):752-757 被引 12    
引证文献 7

1 李进 ADV212在大视场多光谱TDICCD空间相机中的应用 光谱学与光谱分析,2012,32(6):1700-1707
被引 0 次

2 刘春香 星上多通道遥感图像的实时合成压缩 光学精密工程,2013,21(2):445-453
被引 10

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