基于小波变换的图像压缩及其fpga实现

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1、西南科技大学研究生学位论文基于小波变换的图像压缩及其FPGA实现年级2015级姓名游斌相申请学位级别硕士专业信息与通信工程指导教师王姮教授ClassifiedIndex:TN919.8U.D.C:621.39SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisImagecompressionbasedonwavelettransformanditsFPGAimplementationGrade:2015Candidate:YouBinxiangAcademicDegreeAppliedfor

2、:MasterSpeciality:InformationandCommunicationEngineeringSupervisor:WangHengMay24th,2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要在核环境及某些灾害环境下，通信系统会遭受到来自现场建筑物等的干扰，导致带宽严重受限。为了保证大量图像数据的正常传输，在确保图像重构质量的情况下，要尽可能提高图像压缩算法的压缩率及抗干扰能力。本文围绕图像压缩质量与速度，以及如何有效地在FPGA上实现等问题，分别对图像小波变换的特点、多级树集合分裂编码（SPIHT：SetPartitioningin

3、HierarchicalTrees）以及SDRAM控制和算法的硬件实现等进行了研究。通过对课题的分析可以认识到：课题的研究对象主要包括小波变换、图像压缩和FPGA实现三个部分。论文首先对图像的小波变换进行了学习研究，讨论了其多分辨特性及FPGA实现的可能性。然后对SPIHT压缩编码算法进行了深入研究，该算法具有很好的渐进传输特性，即使接收端接收到的信息在中途因各种干扰而中断，也可依靠现有的数据重构出图像。最后研究了如何通过硬件描述语言及状态机等时序控制方法，在FPGA上硬件上实现小波变换和SPIHT压缩编码算法。本文结合图像小波分解的多分辨特性与SPIHT

4、算法的渐进传输特性，设计并实现了压缩比和重构图像分辨率硬件可调的系统，可根据现场带宽条件来调整图像压缩效果。整个系统除图像解压外均在FPGA上实现。每个模块都进行了严格的波形仿真测试及板卡下载调试。实验数据表明，基于小波变换的SPIHT编码算法与FPGA结合之后，在保证图像质量的基础上还大幅度的提高了编码速度。与此同时，系统支持压缩率与重构图像分辨率现场可调节的功能，极大的增强了其环境适应力与实用效果，能满足一些特殊环境下的使用要求。关键词：小波变换SPIHT图像压缩FPGA西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInnuclearandso

5、mehazardousenvironments,communicationsystemmaybedisturbedbybuildingsandothermatters,whichwillseverelylimittheapplicationofbroadband.Toensurethecorrecttransmissionofhugeamountsofdigitalimages,undertheprerequisiteofqualityguaranteed,thecompressionrateandanti-interferenceabilityofima

6、geencodingalgorithmshouldbeimprovedasmuchaspossible.Thispaperaroundimagecompressionqualityandspeed,andhowtoeffectivelyimplementonFPGA,investigatedthecharacteristicsofimagewavelettransform,SPIHT(SetPartitioninginHierarchicalTrees)aswellasthehardwareimplementationofSDRAMcontrolandal

7、gorithmarestudied.Byanalyzingtheprojectcomprehensively,itcanrealizethattheresearchoftheprojectmainlyincludesthreeparts,suchaswavelettransform,magecompressionandFPGAimplementation.Firstly,thispaperintroducesthewavelettransformofimagesanddiscussesitscharacteristicofmulti-resolutiona

8、ndthefeasibilityofFPGAimplementat