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基于wbct变换的水下图像高效压缩方法

中国海洋大学学报（自然科学版） 2017年第3期47卷 124-132页

作者：张洋李庆忠中国海洋大学工程学院山东省海洋工程重点实验室山东青岛266100

针对压缩效率和重建质量无法兼顾的问题,提出一种基于wbct变换(Wavelet-based contourlet transform)的水下图像高效压缩算法。首先根据水下图像和人类视觉系统的特点,在wbct变换域提出了一种改进的人眼最小可觉察失真(JND)模型,以自适... 详细信息

针对压缩效率和重建质量无法兼顾的问题,提出一种基于wbct变换(Wavelet-based contourlet transform)的水下图像高效压缩算法。首先根据水下图像和人类视觉系统的特点,在wbct变换域提出了一种改进的人眼最小可觉察失真(JND)模型,以自适应去除水下图像中的视觉冗余。然后,对重要的低频系数采用定长量化和无损压缩;而对高频系数,采用基于wbct树结构的变精度定长量化和位置差降编码策略进行编码。实验结果表明,提出的算法不仅具有较高的压缩效率,而且能获得视觉上较为满意的解码效果,适用于水下图像在甚低比特率下的压缩传输。

关键词：水下图像图像压缩 wbct变换 JND模型

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基于wbct的图像压缩算法研究

基于WBCT的图像压缩算法研究

作者：许诗诗武汉理工大学

学位级别：硕士

随着信息技术的飞速发展，人们对图像提出了更高的要求。图像分辨率的提高导致图像数据量的急剧增长，这对图像的存储和传输提出了更大的挑战。因此，图像的压缩及应用有着广泛的应用市场。 wbct变换（小波--Contourlet变换）是一种... 详细信息

随着信息技术的飞速发展，人们对图像提出了更高的要求。图像分辨率的提高导致图像数据量的急剧增长，这对图像的存储和传输提出了更大的挑战。因此，图像的压缩及应用有着广泛的应用市场。 wbct变换（小波--Contourlet变换）是一种新的多分辨率的、局域的、多方向的图像表示方法。它的第一步用小波变换的Mallat塔式分解代替Contourlet变换的拉普拉斯金字塔（LP）分解，第二步采用Contourlet变换中的方向滤波器组实现多方向滤波分解。本文分析了图像压缩技术的国内外发展现状以及未来发展趋势，研究了小波变换和Contourlet变换，分别针对基于小波变换的图像压缩算法和基于小波-Contourlet变换的图像压缩算法进行研究，并将两者的压缩效果进行对比分析。论文的主要的工作内容与创新点如下：首先，分析了图像压缩的原理、基本过程以及一些基本算法。其次，研究了小波变换理论。详细研究了二维正交小波变换的原理和实现算法，研究了基于小波变换的图像压缩算法，包括EZW算法和SPIHT算法，研究了他们的实现步骤。再次，研究了Contourlet变换理论，详细分析其原理以及与小波变换相比的优势。根据Contourlet变换的特征，发现其并不适用于图像压缩，进而研究了wbct变换，提出了基于wbct变换的类SPIHT图像压缩算法，并给出详细的实现步骤。由于wbct变换能够更好地表达图像轮廓特征，所以该算法能更好地表示图像边缘细节，凸显图像重要信息。最后，对SPIHT算法和本文算法进行了分析与研究，进行了MATLAB仿真实验与对比，将实验结果进行对比，从主观保真度和客观保真度两方面分析两种算法的优劣。实验结果表明，本文提出的算法相比SPIHT算法，不仅提高了压缩比，同时有更好的重构质量。

关键词：图像压缩 SPIHT wbct变换方向滤波器组

用于提高篡改检测精度的半脆弱性数字水印技术研究

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用于提高篡改检测精度的半脆弱性数字水印技术研究

作者：刘跃强电子科技大学

学位级别：硕士

随着数字媒体技术的发展和计算机网络的普及,数字媒体信息的交流和传输变得越来越容易。但是,有许多问题随着这种便利而产生,例如数字媒体信息被任意拷贝、恶意篡改、甚至伪造。这样一来,如何有效地对数字媒体信息进行版权认证和对被恶... 详细信息

随着数字媒体技术的发展和计算机网络的普及,数字媒体信息的交流和传输变得越来越容易。但是,有许多问题随着这种便利而产生,例如数字媒体信息被任意拷贝、恶意篡改、甚至伪造。这样一来,如何有效地对数字媒体信息进行版权认证和对被恶意篡改的数字媒体信息进行检测,成为了当前研究的热点问题。数字水印技术便在此情况下发展起来了。目前,数字水印是数字媒体版权保护的代名词。本文对数字水印的分类及特点做了介绍和说明,并重点对半脆弱水印的特点、理论框架以及算法做了深入研究。本文主要的工作如下:(1)本文首先分析并且验证了Hu矩的半脆弱特性。通过观察图像在经历恶意篡改与非恶意篡改前后Hu矩的变化情况,发现了Hu矩对恶意篡改的脆弱性,对非恶意篡改的鲁棒性。在此基础上,利用图像被篡改前后Hu矩的差值变化以及差值的均方差,提出了一种可以对图像进行篡改认证的方法。实验证明:篡改认证的准确度可以达到90%以上。其次,通过研究wbct变换域中的系数发现:不同方向的二级高频子带系数的大小关系满足半脆弱性。利用这种关系,设计了一种半脆弱性水印算法,算法通过系数调制,实现了水印的嵌入与提取。最后将本文提出的基于Hu矩的篡改认证方法与基于wbct变换的半脆弱性水印算法结合使用,实现了对图像的篡改认证与检测功能。(2)分析并且验证了:在进行篡改检测时,采用固定阈值设定的半脆弱性水印算法的缺陷。针对这种缺陷,提出了一种在JPEG2000压缩下,根据压缩比的大小来动态调节阈值以提高篡改检测精度的方法。然后,在研究了JPEG2000系数分布率的基础上,利用广义的Benford法则,提出了一种有效估算JPEG2000压缩比的算法,并通过实验验证了算法的估算精度高达95%以上。仿真实验结果表明,通过调节JPEG2000压缩比与阈值的关系,使篡改检测的精度大大提高。(3)为了将本文提出的理论创新与实际应用相结合,利用matlab与C++混合编程的方法,设计并实现了水印系统,进一步验证了算法的有效性。

关键词：半脆弱 Hu矩 wbct变换 JPEG2000 检测精度

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基于结构信息的图像质量评价方法研究

基于结构信息的图像质量评价方法研究

作者：汪凡华南理工大学

学位级别：硕士

图像质量评价方法的研究已经成为图像信息工程中重要的研究课题之一。传统的基于像素误差的质量评价方法没有充分地考虑图像内容和人眼的视觉特性,而基于人眼视觉特性的图像质量评价方法又具有较大的计算量。最近提出的空间域结构相似度... 详细信息

图像质量评价方法的研究已经成为图像信息工程中重要的研究课题之一。传统的基于像素误差的质量评价方法没有充分地考虑图像内容和人眼的视觉特性,而基于人眼视觉特性的图像质量评价方法又具有较大的计算量。最近提出的空间域结构相似度(SSIM: Structural Similarity)具有计算简单,易于实现,和主观评分高度相关的优点,得到了广泛的应用。随着数字图像处理技术的发展,Contourlet域和小波Contourlet域图像处理已经成为图像处理领域的重要组成部分,研究Contourlet域和小波Contourlet域质量评价方法尤为重要。本文将空间域图像质量评价方法结构相似度SSIM推广到了Contourlet域和小波Contourlet域,提出了Contourlet域的结构相似度(CT-SSIM-ABS ,CT-SSIM-DIR)和小波Contourlet域的结构相似度(wbct-SSIM)。理论分析和实验论证结构相似度SSIM对于一些图像块存在评价不合理的地方,同时我们也通过实验得到对于这些图像块使用JND方法对失真可以得到合理的度量,据此本文在深入分析SSIM和JND的基础上提出了结合SSIM和JND的图像质量评价方法JND- SSIM。我们首先计算每个图像块的JND值,然后根据JND值,对使用SSIM评价不合理的图像块的SSIM值进行修正,最后对所有图像块的SSIM取平均求得最后整幅图像的SSIM。本文主要工作如下: 1.通过对Contourlet域图像结构特性的研究,本文将空间域图像质量评价方法结构相似度SSIM推广到了Contourlet域,提出了Contourlet域的结构相似度CT-SSIM (CT-SSIM-ABS和CT-SSIM-DIR)。由于充分利用了Contourlet域不同频率成分上不同方向的特点,CT-SSIM (CT-SSIM-ABS和CT-SSIM-DIR)取得了更好的评判结果。实验结果表明,CT-SSIM (CT-SSIM-ABS和CT-SSIM-DIR)比空间域的SSIM更加符合人眼的视觉特性,可以更好地评判图像质量。 2.通过对小波Contourlet域图像结构特性的研究,本文将空间域图像质量评价方法结构相似度SSIM推广到了小波Contourlet域,提出了小波Contourlet域的结构相似度(wbct-SSIM)。实验结果表明,wbct-SSIM的准确性显著高于空间域的MSSIM,也高于我们以前提出的基于小波的结构相似度(DWT-SSIM)。这是因为本文所提算法充分利用了wbct域多尺度多方向的特点。 3.通过理论分析和实验论证,结构相似度SSIM对于一些图像块存在评价不合理的地方,同时我们也通过实验得到对于这些图像块使用JND方法对失真可以得到合理的度量,据此本文在深入分析SSIM和JND的基础上提出了结合SSIM和JND的图像质量评价方法JND- SSIM。实验结果表明所提方法对于JPEG和JEPG2000失真图库,即压缩图像,有较高的准确性,克服了传统结构相似度模型的一些缺陷,与主观评价方法有更好的相关性,可以更好地评判图像质量。不过对于其它图库的评价性能没有得到改善,有待进一步的研究。

关键词：结构相似度 Contourlet变换 wbct变换临界可视误差对比敏感度函数

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图像的方向滤波及其在压缩中的应用研究

图像的方向滤波及其在压缩中的应用研究

作者：曹端武华南理工大学

学位级别：硕士

基于小波变换的JPEG2000是新一代静止图像压缩标准,与传统的JPEG标准相比,具有更优秀的编码性能和更广泛的应用领域。但是由于JPEG2000中的二维小波是一维小波的张量积,它只有有限的方向,因此不能较好地捕捉图像的方向信息。这使得JPEG2... 详细信息

基于小波变换的JPEG2000是新一代静止图像压缩标准,与传统的JPEG标准相比,具有更优秀的编码性能和更广泛的应用领域。但是由于JPEG2000中的二维小波是一维小波的张量积,它只有有限的方向,因此不能较好地捕捉图像的方向信息。这使得JPEG2000的编码性能有些美中不足。针对小波变换的这个问题,在过去的近十年里,数字图像的方向滤波理论得到了快速发展,并成为了当前国际研究的热点。由著名的contourlet变换演化而来的小波-contourlet变换（Wavelet-based contourlet transform, wbct）和混合小波-方向滤波器组（Hybrid wavelet and directional filter banks, HWD）变换是本文研究的重点。它们都是基于方向滤波的无冗余图像变换方法,比小波变换能更好地捕捉图像的轮廓和纹理等信息。另外,非自适应的算法保证了变换能够在一定的步骤内完成,使编码系统的算法复杂度有了一定的保证。本文主要工作和研究成果如下: 1.以解码图像中的振铃效应为重要研究对象,探讨了wbct分解中小波分解级数、频率、方向分解级数等因素对编码性能的影响,提出了wbct最优分解所需要满足的条件。另外,讨论方向滤波器组（Directional filter banks, DFB）的子带频率和子带方向的关系,提出了wbct域方向加权模型。最后,把基于最优分解的wbct变换和wbct域方向加权模型引入到JPEG2000编码系统中,取得了比JPEG2000更优的编码效果。 2.通过讨论经典HWD分解模型的优缺点,提出了基于混合分解的改进HWD变换方案——IHWD。另外,把wbct域的方向加权思想扩展到HWD域,提出了HWD域的方向加权模型。最后,把IHWD算法和HWD域方向加权模型引入JPEG2000编码系统中,进一步完善了基于方向滤波的图像压缩算法。

关键词：图像压缩方向滤波 wbct变换 HWD变换方向加权