远程印刷传输中印刷图像压缩方法研究

摘要

图像压缩编码作为图像处理技术的主要分支之一,已在许多领域得到了广泛应用。目前的印刷行业,已广泛运用数字化技术存储和传输图片。而对现有的国内外文献查询中发现,针对特殊的基于CMYK四色印刷图像的专门性压缩研究很少,鉴于这种情况,本课题在借鉴现有比较成熟一些压缩技术基础上,对基于CMYK的印刷图像作了初步的压缩研究工作。课题研究工作首先从完全无损压缩角度出发,基于提升理论做了色彩空间的三种完全可逆整数变换、整数DCT变换、整数DPCM预测和整数小波变换。借鉴了当今比较成熟的压缩算法标准:JPEG和JPEG2000国际压缩标准,设计了一系列有针对性的交叉实验方案。主要有基于无损和有损的两类对比实验方案。基于无损的对比实验方案有:四种色空间的对比实验、分块整数DCT和分块小波的整数变换对比实验、在分块DCT和小波对比实验中又引入直流系数的DPCM预测、数据重排对比实验、不同小波基的整数小波变换对比实验、整数DPCM预测引入小波变换中和整数小波变换的对比实验等;基于有损压缩的实验方案有:同大小的解压数据流在不同的色彩空间中性能对比实验、不同抽样方法的对比实验等。并通过各种实验的结果数据中总结出了一些有用的结论。在图像编码部分,考虑远程传输和人眼的视觉生理与心理特性、压缩率控制等原则,选用了优秀的基于小波系数嵌入式编码的集分割树(SPIHT)的小波编码算法,又借鉴了已有的改进思路,完成了本文数据流编码器的改进设计。在编码算法性能评价中,采用重构图像的峰值信噪比(PSNR)、均方误差(MSE)和均值色差(MCE)等多种图像压缩性能客观评价参数对图像质量进行评价。通过实验数据分析可以知道,色彩空间的转换、分块小波变换、SPIHT编码方法的改进和新的抽样方法等对彩色印刷图像的压缩取得了较好的效果,并且为下一步工作的研究打下良好的基础。

目录

摘要

ABSTRACT

1 概述

1.1 图像压缩技术与压缩标准简介

1.1.1 图像压缩技术

1.1.2 JPEG 压缩标准

1.1.3 JPEG2000 压缩标准

1.2 彩色印刷图像压缩概述

1.2.1 压缩的目的与意义

1.2.2 现有的印刷图像压缩方法及缺陷

1.3 课题主要研究内容

2 提升理论及在色彩空间整数转换中的应用研究

2.1 提升理论

2.1.1 提升矩阵

2.1.2 基本矩阵的提升公式

2.2 色彩空间基础知识

2.2.1 色彩空间及其转换

2.2.2 色彩空间转换的目的

2.3 课题中采用的色彩空间转换及其整数转换方法

2.3.1 所采用的色彩空间转换流程

2.3.2 色彩空间的整数转换方法

3 基于小波变换的彩色印刷图像压缩方法研究

3.1 压缩方法设计思想及流程

3.1.1 压缩方法设计思想

3.1.2 压缩方法流程

3.2 整数小波变换

3.2.1 小波变换关键技术分析

3.2.2 小波提升算法

3.2.3 整数到整数的小波变换

3.3 整数DPCM 预测

3.3.1 DPCM 的基本原理

3.3.2 整数DPCM 的实现

3.4 基于SPIHT 小波变换的编码

3.4.1 SPIHT 编码的基本思想

3.4.2 集分割排序算法

3.4.3 空间方向树

3.4.4 SPIHT 编码的算法流程及改进

4 基于DCT 变换的彩色印刷图像压缩方法研究

4.1 压缩方法设计思想及流程

4.1.1 压缩方法设计思想

4.1.2 压缩方法流程

4.2 整数 DCT 变换原理及实现

4.2.1 FFT 的整数变换

4.2.2 DCT 的整数变换

4.3 量化、抽样和数据重排

4.3.1 量化

4.3.2 抽样

4.3.3 数据重排

5 系统实现和实验分析

5.1 系统实现

5.1.1 开发平台

5.1.2 系统实现功能简介

5.2 图像质量评价方法

5.3 实验方案及结果分析

5.3.1 实验用图像介绍

5.3.2 色彩空间转换压缩效果分析

5.3.3 基于小波变换的实验压缩效果分析

5.3.4 基于 DCT 变换的实验压缩效果分析

5.3.5 渐进有损压缩到无损和类 JPEG 的有损压缩效果分析

6 总结

6.1 结论

6.2 进一步工作

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文