小波域分形圖像編碼及其在gpu上快速實(shí)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(chǔ)、傳輸及通信等實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)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(diǎn)，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(lái)非常復(fù)雜的圖像，采用幾條簡(jiǎn)單的迭代規(guī)則，就可實(shí)現(xiàn)圖像的編碼；解碼時(shí)，使用這幾條規(guī)則進(jìn)行有限迭代，即可重構(gòu)圖像，達(dá)到很高的壓縮比。而小波分析，是一

2、種信號(hào)的時(shí)間．尺度(時(shí)間．頻率)分析方法，具有多分辨率分析的特點(diǎn)，在時(shí)頻兩域都具有表征信號(hào)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(jué)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(shì)，還彌補(bǔ)了其編碼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和塊狀效應(yīng)明顯的缺點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高編碼效率，本文試圖利用GPU(GraphicProcessingumo高性能計(jì)算架構(gòu)CUDA來(lái)實(shí)現(xiàn)小波域內(nèi)分形圖像壓縮編碼，這更縮短了編碼時(shí)問(wèn)，提高了編碼效率。本文主要研究工作如下：首先簡(jiǎn)要介紹了圖像壓縮相關(guān)知識(shí)

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(dá)到了很高的壓縮比，但其編碼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(shí)現(xiàn)了小波分形(wavelet—fractal)醫(yī)]像編碼，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)這種結(jié)合，發(fā)揮了兩種算法的優(yōu)勢(shì)，有效的縮短了編碼時(shí)間并且避免了空域分形的塊效應(yīng)。為了進(jìn)一步提高編碼效率，本文提出了使用GPU對(duì)編碼進(jìn)行加速的方案。在CUDA規(guī)范下，使用GPU并行地對(duì)圖像中所有待編碼的子樹(shù)同時(shí)進(jìn)行最優(yōu)父樹(shù)搜索。實(shí)驗(yàn)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(shí)間縮短至毫秒級(jí)，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