本文關鍵詞：低壓縮碼率下JPEG編碼器的設計

  更多相關文章： 低壓縮碼率 JPEG編碼 硬件設計 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡 全相位反離散余弦雙正交變換

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)的出現(xiàn)為信息感知領域帶來了一場變革�；赪SN的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(WMSN),是一種可感知聲音、圖像等多媒體信息的新型傳感系統(tǒng)。在WMSN中,擁有一個高效的圖像編碼器是十分重要的。目前常用的圖像編碼標準中,JPEG編碼算法簡單,占用資源少,可滿足WMSN對芯片面積和功耗的要求。但其壓縮率低的缺點,使編碼文件的傳輸對網(wǎng)絡帶寬產(chǎn)生極大的壓力。若增大壓縮率,重建圖像質(zhì)量下降嚴重,并產(chǎn)生強烈的方塊效應,人眼無法接受。本文在分析了低壓縮碼率下JPEG編碼的發(fā)展現(xiàn)狀后,確定以算法改進作為切入點,完成JPEG編碼器的設計。采用了近年來提出的全相位反離散余弦雙正交變換替換傳統(tǒng)的離散余弦變換算法,并在此基礎上使用均一量化方式,減少圖像高頻數(shù)據(jù)的丟失；熵編碼后采用標準JPEG文件格式對編碼數(shù)據(jù)進行封裝。設計完成后,對編碼器進行驗證。結(jié)果表明,在碼率不高于0.25比特每像素的情況下,恢復圖像的峰值信噪比大于30dB,視覺上可保證較好的圖像質(zhì)量；方塊效應強度較傳統(tǒng)JPEG編碼圖像有所降低,降低幅度超過15%；綜合后得到的編碼器面積較傳統(tǒng)JPEG編碼器減小了24%,保證了較小開銷。本文設計了一種低開銷的JPEG編碼器,在低壓縮碼率環(huán)境下可保證較好的重建圖像質(zhì)量,并改善碼率降低引起的方塊效應,較小的編碼文件也更適合在WMSN中傳輸。此課題為WMSN中的圖像處理器提供了設計參考,具有一定的應用價值。
【關鍵詞】：低壓縮碼率 JPEG編碼 硬件設計 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡 全相位反離散余弦雙正交變換
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 無線視頻傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 研究內(nèi)容與設計目標12-13
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 圖像壓縮編碼分析15-29
• 2.1 圖像壓縮方法15-16
• 2.2 圖像壓縮標準簡介16-17
• 2.3 適用于WMSN的圖像壓縮技術(shù)17-18
• 2.4 JPEG壓縮編碼原理18-27
• 2.4.1 分塊及預處理19-20
• 2.4.2 離散余弦變換20-21
• 2.4.3 量化21-22
• 2.4.4 熵編碼22-25
• 2.4.5 JPEG文件格式25-26
• 2.4.6 JPEG編碼在WMSN中的應用及存在問題26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-29
• 第三章 低壓縮碼率下的JPEG編碼分析29-43
• 3.1 圖像壓縮效果評估29-30
• 3.2 低壓縮碼率下JPEG編碼算法分析30-34
• 3.2.1 使用DCT算法引起的方塊效應30-31
• 3.2.2 基于全相位雙正交變換的算法結(jié)構(gòu)31-34
• 3.3 低壓縮碼率下JPEG編碼算法驗證34-42
• 3.3.1 基于DCT算法JPEG編碼的MATLAB實現(xiàn)34-37
• 3.3.2 基于全相位雙正交變換JPEG編碼的MATLAB實現(xiàn)37-39
• 3.3.3 仿真結(jié)果對比與分析39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 JPEG編碼器的硬件電路設計43-63
• 4.1 編碼器架構(gòu)設計及模塊劃分43-44
• 4.2 域變換模塊的設計44-50
• 4.2.1 余弦系數(shù)處理模塊45-46
• 4.2.2 行系數(shù)處理模塊46-47
• 4.2.3 累加模塊47-48
• 4.2.4 地址產(chǎn)生模塊48-50
• 4.3 Z字型掃描模塊的設計50-51
• 4.4 量化模塊的設計51-52
• 4.5 熵編碼模塊的設計52-59
• 4.5.1 編碼預處理模塊53-54
• 4.5.2 哈夫曼編碼模塊54-57
• 4.5.3 數(shù)據(jù)整合模塊57-59
• 4.5.4 數(shù)據(jù)擴展模塊59
• 4.6 頭文件生成模塊的設計59-60
• 4.7 控制模塊的設計60-62
• 4.8 本章小結(jié)62-63
• 第五章 編碼器電路的驗證63-81
• 5.1 編碼器的功能驗證63-75
• 5.1.1 域變換模塊仿真64-66
• 5.1.2 Z字型掃描及量化模塊仿真66-67
• 5.1.3 熵編碼模塊仿真67-69
• 5.1.4 頭文件生成模塊仿真69-70
• 5.1.5 功能驗證輸出圖像與MATLAB仿真的對比分析70-71
• 5.1.6 編碼器的系統(tǒng)級驗證71-75
• 5.2 編碼器的FPGA驗證75-79
• 5.3 結(jié)果分析79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 總結(jié)81
• 6.2 展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文89

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本文編號：942396