基于spiht算法的图像压缩卡的研制

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1、工学硕士学位论文基于SPIHT算法的图像压缩卡的研制王骥哈尔滨工业大学2007年7月国内图书分类号：TN919国际图书分类号：621.38工学硕士学位论文基于SPIHT算法的图像压缩卡的研制硕士研究生：王骥导师：张毅刚教授申请学位：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2007年7月6日 授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN919U.D.C.:621.38ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFIMAGECOMPRESSIONCARD BASEDO

2、NSPIHTALGORITHMCandidate：WangJiSupervisor：Prof.ZhangYigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyUnit：DepartmentofAutomaticTestandControlDateofOralExamination：July,6th,2007University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要数字图像在国防、工

3、业、生活等诸多领域被广泛应用，但庞大的数据量不利于传输与存储，所以对图像数据的实时硬件压缩显得尤为迫切。在这个前提下，本文对基于分级树集合划分（SetPartitioninginHierarchicalTrees，SPIHT）算法的图像压缩卡的研制过程进行了阐述。本文首先综述了图像压缩的可能性和压缩编码的常用方法，根据压缩效率、硬件开销和设计复杂度确定了离散小波变换（DWT）结合SPIHT算法的图像压缩编码方案。在理论部分，本文对小波变换的提升算法、整数5/3小波变换及其图像压缩应用作了介绍，然后对SPIHT算法及无链表结构的硬件改进算法作了描述。在硬件设计

4、部分，根据图像压缩卡的需求提出了硬件总体设计方案，并对基于SAA7111A芯片的视频图像采集单元、数据缓冲单元、基于FPGA的图像压缩及控制单元和USB接口单元电路设计作了阐述。硬件设计中，图像压缩算法的可编程逻辑设计是本文的核心内容，设计中首先提出了图像压缩编码的模块化逻辑结构，然后详细描述了基于提升算法的四级整数5/3小波变换和SPIHT改进编码算法的逻辑设计思想和实现方法。在逻辑设计中，采用了VerilogHDL作为输入描述，程序通用性和可移植性好；运用了流水线技术和图像压缩的分块处理思想，提高了系统的处理能力，极大限度地减少了中间数据存储器的数量，节

5、省了硬件开销。本设计对图像压缩方案进行了MATLAB仿真，并以MATLAB仿真结果为参照，在QuartusII中进行了小波变换和SPIHT编码逻辑的时序仿真分析，通过仿真分析估计了系统处理速度和存储器资源，最后进行了视频信号的连续帧调试。仿真分析与调试验证表明，本设计逻辑设计输出结果与期望完全一致，图像压缩卡能够对512×512的视频灰度图像进行实时压缩，在保证一定图像质量的前提下，能够获得较高的压缩率。关键词图像压缩；离散小波变换；无链表SPIHT算法；FPGA-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDigitalimagesarewidely

6、usedinmanyfieldssuchasnationaldefense,industry andsociallife.Asthetremendousimagedataisagreatchallengetotransmissionand storage,thereal-timehardwareimagecompressionbecomesnecessary.Thisthesis focusesonthedesignoftheimagecompressioncardbasedonSetPartitioningin HierarchicalTrees(SPIH

7、T)algorithm.Thisthesisfirstintroducesthepossibilityandthemethodsofimage compressioningeneral.Thediscretewavelettransform(DWT)combinedwith SPIHTcodingisadoptedastheapproachtocompressioninconsiderationof efficiency,hardwareexpenseanddesigncomplexity.Inthetheorypart,lifting scheme,int

8、eger5/3wavelettransformand