FPGA与Matlab结合的图像压缩算法设计与实现

本篇论文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，可编程门阵列）的图像压缩算法的设计与实现。作者李晓琳，作为2008级软件工程专业的学生，针对山东大学软件学院的研究项目，选择了图像压缩这一关键技术领域进行深入研究。论文的目的是为了应对无线多媒体传感器网络图像处理中的挑战，尤其是图像数据量过大带来的传输和存储问题，通过对比和利用不同的图像压缩方法来优化性能。 论文首先介绍了研究的背景，强调了在无线环境下的图像处理面临的困难，以及图像压缩的重要性。作者指出，随着技术的发展，图像编码压缩被广泛应用于诸如视频监控、移动通信等领域，而高效的压缩算法是关键。 章节2详细阐述了三种常见的图像压缩技术：傅里叶变换、离散余弦变换（DCT）和小波变换。傅里叶变换以其频率域表示的优势，展示了在图像分析中的应用，但同时也提及了其在某些情况下可能存在的不足，如频谱混叠问题。DCT作为离散化版本的余弦函数，常用于JPEG等标准中，其低频成分保留了图像的主体信息，而高频成分可以舍弃，减少了数据量。小波变换则提供了时间和频率局部化的特性，对于图像的细节保留更加精细，尤其适用于去除噪声和边缘检测。 论文中还讨论了小波变换的定义和特点，以及其在图像分析中的优越性，例如能够更好地捕捉信号的局部特性。这些理论部分的详细介绍为后续的FPGA实现打下了坚实基础。 在实际硬件实现部分，作者将上述理论转化为FPGA平台上的代码和电路设计，旨在提高图像压缩的实时性和效率。这包括对MATLAB程序的描述，以及如何将算法优化后移植到FPGA上，以克服CPU处理大规模数据时的瓶颈。 最后，论文展示了整个设计过程和实验结果，包括性能评估，以及通过计算指导教师评定、评阅人评定和答辩成绩来综合评价设计（论文）的总成绩。这篇作品不仅展示了作者对图像压缩理论的理解，也体现了其在实际工程中的应用能力和实践技巧。 该论文不仅涵盖了图像压缩理论的深入探讨，还包含了实际硬件实现的关键步骤，为读者提供了一个结合理论与实践的FPGA图像压缩算法设计案例。