小波图像编码与专用VLSI设计

本书旨在研究基于小波变换的图像压缩编码的理论、新技术与专用VLSI设计。全书共3篇14章。第1章为图像压缩编码技术的分类与图像压缩编码的国际标准。第2章为图像压缩编码中的小波基本理论。第3～9章为基于小波变换的图像压缩编码的新算法，包括典型的主流算法、结合数学形态学的编码改进算法、静止图像的ROI编码、基于遗传算法的运动矢量搜索、自适应交叉-准菱形运动估计算法、基于豪斯道夫距离的ROI跟踪算法、彩色序列图像的ROI编码。第10～14章为基于小波变换的图像压缩编码的VLSI实现算法设计，包括静止图像编码的硬件实现算法、二维提升小波变换的VLSI结构、零树编码的VLSI实现、序列图像变尺寸块运动估计及其VLSI结构、基于FPGA和DSP的图像实验硬件系统。 本书可供在遥感技术、生物医学、天文、通信、气象、自动控制、国防等领域从事信息科学和计算机相关技术的广大科技工作者及大专院校的师生参考，也可作为高年级本科生和研究生有关课程的教材和教学参考书。

第1篇 基础篇
第1章 绪论
1．1图像压缩编码的必要性
1．2图像压缩编码技术的种类
1．3图像压缩编码的国际标准
1．3．1静止图像压缩编码的国际标准
1．3．2运动图像压缩编码的国际标准
第2章 图像压缩中的小波变换
2．1小波变换的基本理论
2．1．1小波变换的基本概念
2．1．2多分辨率分析
2．1．3Mallat算法
2．2图像压缩中小波基的选择与评估
2．2．1小波基的选择依据
2．2．2小波基的评估指标
2．2．3一些典型小波基的性能评估
2．2．4编码实验
2．2．5小波基的选择
2．3双正交小波及其构造
2．4利用提升方案构造小波
2．4．1提升格式的基本思想
2．4．2小波变换分解的基本提升步骤
2．4．3求解双正交小波的提升格式系数
2．5二维小波提升算法的应用
2．6多小波和多小波变换
2．6．1多小波基础
2．6．2多小波变换
2．6．3几种常见的多小波及其多滤波器组
第2篇 新技术篇
第3章 自然图像小波系数的特点与典型编码算法
3．1小波系数编码的实质
3．2小波系数的能量分布特点
3．2．1低频系数的特点
3．2．2高频系数的特点
3．2．3小波系数特点小结
3．3典型的小波编码方法与系数利用特点
3．3．1EZW编码算法
3．3．2SPIHT编码算法
3．3．3基于形态学的小波编码算法
第4章 结合数学形态学的图像小波编码改进算法
4．1结合数学形态学的图像小波编码
4．2MRwD算法的结构
4．3编码预处理与显著簇的生成
4．3．1形态学条件膨胀算法
4．3．2结构元模板的选择
4．3．3显著簇形成算法
4．3．4显著簇图的形成实验与结果
4．4编码部分的组成与比特占用分析
4．5幅度编码及其改进算法
4．5．1位平面编码方法及其比特流的统计特性
4．5．2自适应游程编码新算法
4．5．3自适应游程编码实验与分析
4．5．4与传统256字符集的游程编码算法的统一
4．6EMRWD与EZW和SPIHT的性能对比
4．6．1性能对比实验与分析
4．6．2EMRwD算法的优点与存在的问题
第5章 静止图像RoI编码
5．1通用的部分位平面偏移方法
5．1．1现有的ROI算法及其性能分析
5．1．2GPBShift方法的基本原理
5．1．3实验与分析
5．2实现ROI编码的其他技术
5．2．1ROI对应小波系数的标定
5．2．2基于ROI的SPIHT编码算法
5．3基于ROI的交互式图像编码方案
5．3．1编码方案的实现过程
5．3．2ROI的分裂
5．3．3实验结果
第6章 基于遗传算法的运动矢量搜索
6．1目前主要的运动矢量搜索算法及性能分析
6．1．1TSS与Ds次优解搜索算法的原理
6．1．2运动矢量搜索的多值性问题
6．2基于遗传算法的运动矢量搜索
6．2．1遗传算法的基本原理
6．2．2最优运动矢量搜索遗传算法的设计
6．2．3GA算法性能实验与分析
6．2．4GA/TSS算法
6．2．5GA/TSS+Ds算法
6．2．6GA／TSS+Ds算法的优点和存在的问题
6．3覆盖块运动补偿技术
6．3．1OBMC的原理
6．3．2OBMC的实验结果
第7章 基于起点预测的自适应交叉一准菱形搜索算法
7．1基本的交叉一准菱形搜索算法
7．1．1运动矢量的交叉一中心偏置分布特性
7．1．2交叉一准菱形搜索模板及基本的搜索策略
7．2可预测起点的自适应交叉一准菱形搜索算法
7．2．1搜索起点预测
7．2．2搜索终止准则
7．2．3自适应确定搜索模式
7．2．4算法描述
7．3实验结果与分析
7．3．1搜索速度的比较
7．3．2搜索准确性的比较
7．3．3主观效果的比较
第8章 基于豪斯道夫距离的RoI跟踪算法
8．1非线性双窗口边缘检测算法
8．1．1非线性双窗口算子
8．1．2非线性边缘检测算法
8．1．3实验结果
8．2基于豪斯道夫距离的ROI跟踪算法
8．2．1豪斯道夫距离
8．2．2ROI跟踪算法的实现
8．3实验结果与分析
第9章 彩色序列图像ROI编码
9．1彩色序列图像的ROI编码方法
9．1．1彩色图像的处理方法
9．1．2彩色序列图像ROI编/解码器的原理
9．2彩色序列图像ROI编码的实验系统
9．3彩色序列图像ROI编码实验的结果与分析
第3篇 专用VLSI设计篇
第10章 小波静止图像编码的硬件实现算法
10．1小波提升系数的选择和分解算法
10．2提升结构的边界延拓算法
10．2．1边界延拓的基本方法
10．2．2提升格式的边界延拓
10．3提升格式硬件实现中的关键问题
10．3．1浮点变定点运算
10．3．2乘法器的设计
10．3．3流水线的设计
10．4快速SPIHT零树编码算法
lO．4．1无链表SPIHT编码算法
10．4．2适合硬件的快速无链表sPIHT编码算法
10．5实验结果与分析
第11章 二维提升小波变换的VLSI实现
11．1引言
11．2二维离散小波变换的VLSI结构
11．2．1小波系数存储器及数据选择器
11．2．2水平扩展模块
11．2．3行变换模块
11．2．4列变换模块
11．2．5行缓存阵列及控制模块
11．2．6小波系数存储控制器
11．3小波变换的多级分解
11．4实验结果与分析
第12章 零树编码的VLSI实现
12．1零树编码的VLSI总体结构
12．2RAM模块
12．3全局控制模块
12．4Childmax模块
12．5Init模块
12．61PP模块
12．6．1IPP模块的接口信号
12．6．2IPP模块控制器
12．6．3IPP模块的输出
12．6．4IPP模块的时序仿真
12．7ISP模块
12．7．1ISPControlkr模块
12．7．2Ctfild．code模块
12．7．3其他模块
12．8Codeout模块
12．9VerilogHDL模型的设计验证
第13章 序列图像变尺寸块运动估计的VLSI实现
13．1序列图像编／解码的原理
13．1．1编码器的工作原理
13．1．2解码器的工作原理
13．2小波序列图像的运动估计
13．3变尺寸块运动估计
13．3．1概述
13．3．2变尺寸宏块划分和运动补偿
13．3．3宏块模式决策
13．4运动矢量搜索算法
13．4．1概述
13．4．2初始搜索点的确定
13．4．3运动矢量的局部全搜索
13．5运动估计的硬件结构设计
13．5．1宏块和搜索窗坐标的确定
13．5．2变尺寸块运动估计的硬件总体结构
13．5．3运动匹配PE阵列的设计
13．6变尺寸块运动估计的性能验证
13．7VerilogHDL模型的设计验证
第14章 基于FPGA和DSP的图像实验硬件系统
14．1小波图像硬件压缩实验系统的组成
14．2小波序列图像编码硬件的总体设计
14．3图像采集模块的SCCB控制总线设计
14．4外部图像缓冲器设计
14．5USB接口设计
14．6实验电路板
缩写词索引
参考文献