高分辨率整幅式扫描仪图像压缩技术研究

摘要

扫描仪是一种通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、储存和输出的数字化输入设备。基于DSP平台的整幅式扫描仪可以满足扫描仪应用的实时性和便携性，可以用来保存书籍。由于高分辨率扫描图像数据量巨大，为了便于图像的存储和传输，要对扫描图像进行压缩。
　　 本文的主要任务是通过分析CMOS整幅式扫描仪的基本原理，设计整幅式扫描仪的硬件系统方案并完成高分辨率整幅图像快速JPEG压缩。整幅式扫描系统包括CMOS图像采集板，数据存储和传输的主板，进行数据处理的DSP核心板。在DSP平台上实现整幅高分辨率图像JPEG压缩，并对压缩算法进行优化。
　　 本文的主要工作包括：
　　 1.在深入分析系统需要的基础上，提出了基于CMOS的高分辨率整幅式图像扫描仪的硬件设计方案并实现了各个模块的基本功能。
　　 2.在深入分析JPEG压缩编码技术的基础上，采用双线性插值法在DSP中实现4∶2:0、4∶1:1和4∶4∶4三种抽样格式的JPEG快速压缩。
　　 3.对JPEG压缩算法进行综合工程优化，提升压缩速度。
　　 4.运用压缩速率，压缩效率和CPSNR三项指标分析压缩算法性能。
　　 经实验验证，扫描仪硬件系统和压缩算法基本满足高分辨率图像压缩系统的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2课题的目的和意义

1.3本文的主要工作

第二章 扫描压缩系统的硬件系统方案

2.1扫描压缩系统的硬件方案设计

2.1.1功能模块的划分

2.1.2硬件方案的实现

2.2硬件控制系统设计

2.2.1图像的采集模块

2.2.2图像数据处理模块

2.2.3数据缓冲存储模块

2.2.4程序存储模块

2.2.5结果存储模块

2.2.6 DSP硬件电路的配置

2.3 TMS320C6416数字信号处理器

2.3.1 TMS320C6416的特点

2.3.2 TMS320C6416的寻址空间

2.4扫描压缩系统实物图

第三章 DSP高分辨率图像压缩算法研究

3.1 JPEG压缩原理

3.2 CCS编译调试环境

3.3 DSP芯片的定点运算

3.3.1定点的基本概念

3.3.2定点运算实现的基本原理

3.4 Bayer格式的双线性插值转换

3.4.1图像的Bayer格式

3.4.2 Bayer格式的双线性插值

3.5颜色空间的转换

3.6 JPEG图像的亚抽样

3.7二维FDCT快速算法

3.8 DCT系数量化

3.9 HUFFMAN编码的实现

3.9.1 HUFFMAN码表定义转换为码表和码字长度

3.9.2 HUFFMAN编码的过程

3.10 JPEG文件的格式与形成

3.11压缩算法的优化

3.12 Bayer格式简化处理算法

第四章 实验结果分析

4.1 YCbCr4：2：0抽样压缩结果

4.2 YCbCr4：4：4抽样压缩结果

4.3 YCbCr4：1：1抽样压缩结果

4.4 Bayer格式简化处理压缩结果

4.5算法性能分析

第五章 工作总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢