基于TMS320C6713的SPIHT图像压缩算法研究及实现-仪器科学与技术专业论文.docxVIP

Classified Index: TN911.73 U.D.C.: 621.38 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON IMAGE COMPRESSION AND IMPLEMENTATION USING TMS320C6713 BASED ON SPIHT ALGORITHM Candidate： Qi Shuang Supervisor： Prof. Peng Xiyuan Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Instrumentation Science and Technology Unit： Departmentation of Automatic Test and Control Date of Oral Examination： Jun, 30th, 2008 University： Harbin Institute of Technology 摘 要 数字图像在军用、民用、生活等诸多领域被广泛应用，但由于原始图像 庞大的数据量不利于传输与存储，所以对图像数据的压缩尤为关键。本文利 用 DSP 技术实现了基于分级树集合划分（Set Partitioning in Hierarchical Trees，SPIHT）的图像压缩算法，具有很好的实用性。 本文首先叙述了图像预处理算法及实现过程；然后根据压缩效率、软、 硬件开销、以及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。从理论角度，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算法的应用做了介绍，然后对 SPIHT 算法及无链表 结构的改进算法做了描述；在硬件方面，根据图像压缩算法对硬件的需要， 提出了硬件实现方案，并对基于 SDRAM 的图像数据传输和存储、基于 TMS320C6713DSP 的图像压缩算法的实现、以及相关设备的控制和 JTAG 接口使用做了详细描述。其中，图像压缩算法的 DSP 实现是本文的核心内 容，文中对基于提升算法的四级整数 5/3 小波变换和 SPIHT 改进算法的设 计和实现做了重点描述。所有程序采用 C 语言设计，其通用性和可移植性 好；运用了流水线技术，提高了系统的效率。 本文还对图像压缩方案进行了 MATLAB 仿真和 Lab Windows/CVI 仿 真，并以 MATLAB 仿真结果为参照，与 DSP 实际运行的结果进行比较。经 分析，硬件实验结果与期望一致，图像实验板能够对单帧 512×512 的灰度 图像进行压缩，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 ；SPIHT 算法 ；DSP Abstract Digital images are widely used in many fields such as military affairs, civil aspects and social life. As the tremendous original image data is a great challenge to transmission and storage, the image compression becomes necessary. This thesis focuses on the design of the image compression based on Set Partitioning in Hierarchical Trees (SPIHT) algorithm. This thesis first introduces the concepts of image compression and the methods of achieving the pretreatment of image in general. The discrete wavelet transform (DWT) combined with SPIHT coding is adopted as the approach to compression in consideration of efficiency, hardware and software expense, design complexity. In the theory part, lifting scheme, integer 5/3 wavelet transform and wavelet based the algorithm of image compre