小波域分形圖像編碼及其在gpu上快速實現(xiàn)

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1、摘要隨著信息技術(shù)的發(fā)展，圖像和視頻成為了人們生活中信息交流的主要載體。然而，原始圖像具有龐大的數(shù)據(jù)量，給存儲、傳輸及通信等實際應(yīng)用帶來了很多不便。因此圖像壓縮作為通信及多媒體領(lǐng)域中的一項關(guān)鍵技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。由于傳統(tǒng)的壓縮算法存在壓縮率比較低、解碼圖像質(zhì)量較差等缺點，迫切需要新型的圖像壓縮技術(shù)。分形圖像壓縮方法注重發(fā)掘圖像的自相似性，把看起來非常復(fù)雜的圖像，采用幾條簡單的迭代規(guī)則，就可實現(xiàn)圖像的編碼；解碼時，使用這幾條規(guī)則進行有限迭代，即可重構(gòu)圖像，達到很高的壓縮比。而小波分析，是一

2、種信號的時間．尺度(時間．頻率)分析方法，具有多分辨率分析的特點，在時頻兩域都具有表征信號局部特征的能力，并且小波變換還能去除圖像的全局相關(guān)性，具有人的視覺特性。所以，把分形理論和小波變換編碼技術(shù)向結(jié)合，不僅發(fā)揮分形圖像壓縮的高壓縮比的優(yōu)勢，還彌補了其編碼時間過長和塊狀效應(yīng)明顯的缺點。為了進一步提高編碼效率，本文試圖利用GPU(GraphicProcessingumo高性能計算架構(gòu)CUDA來實現(xiàn)小波域內(nèi)分形圖像壓縮編碼，這更縮短了編碼時問，提高了編碼效率。本文主要研究工作如下：首先簡要介紹了圖像壓縮相關(guān)知識

3、，然后研究了空域分形圖像壓縮，研究結(jié)果表明：空域分形圖像壓縮在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，達到了很高的壓縮比，但其編碼時間過長，塊狀效應(yīng)明顯。為了改善上述算法，本文著重研究了小波域內(nèi)分形圖像壓縮。編程實現(xiàn)了小波分形(wavelet—fractal)醫(yī)]像編碼，實驗結(jié)果表明，通過這種結(jié)合，發(fā)揮了兩種算法的優(yōu)勢，有效的縮短了編碼時間并且避免了空域分形的塊效應(yīng)。為了進一步提高編碼效率，本文提出了使用GPU對編碼進行加速的方案。在CUDA規(guī)范下，使用GPU并行地對圖像中所有待編碼的子樹同時進行最優(yōu)父樹搜索。實驗結(jié)果表明，

4、該編碼方法在保持原有算法圖像解碼質(zhì)量的前提下，可將編碼時間縮短至毫秒級，大大提高了壓縮算法的執(zhí)行效率。關(guān)鍵詞：圖像壓縮；分形編碼；小波變換；GPUAbstract．Withthedevelopmentofinformationtechnology,imageandvideoaresomeimportantkindofinformationcardersinourlife．Buttherawdigitalimagesareverybiginsize．Iftheimagedatecouldn’tbecompre

5、ssedefficiently,itwillnotmeettheneedsofhighspeedtransmissionandefficientstoragenowadays．Therefore，imagecompression，aSacrucialandkeytechnologyinthefieldsofcommunicationandmultimedia,israpidlyexpandingnowandmayhaveapromisingfuture．rnlerelativelylowcompressio

6、nrateandpoorqualityofdecodingimagemaketheurgentneedofnewimagecompressionmethods．Fractalimagecompressionpaysattentiontotheexcavationoftheimageself-similarity,usingsomesimpleiterativealgorithmstocodingaseeminglycompleximage．，nledecodingpartCanalsousethesealg

7、orithmstoreconstructimagesandtoreachaveryhighcompressionrate．Thewavelettransforillcane伍cientlyprocessthefeaturesofsignalsforitstime．domainandfrequency．domain．What’Smore．wavelettransfoIrnlcaneliminatetheoverallcorrelationandmakestheimagebehumanvisioncharact

8、eristics．Therefore，thecodingtechnologyoffractalcompressionandwavelettransfc}ITOarewidelyusedinthefieldsofimagecompression．11leexcellentlinkofthetwotechnologiesnotonlyrepresentsthehiIghcompressionrateofimageco