基于小波的视频图像压缩研究进展
张宗平,刘贵忠
(西安交通大学信息与通信工程系,陕西西安
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)
摘 要: 近十几年来,随着小波理论研究的不断深入,小波图像压缩的应用研究日臻成熟,在此背景下,基于小
波的视频图像压缩的理论和应用研究在业界已引起广泛关注
&
本文在对近十几年来小波图像压缩研究的回顾和总结
基础上,着重介绍了小波技术在视频图像压缩应用研究的最新进展,探讨了目前小波视频压缩研究的若干热点问题及
其今后的发展方向
&
关键词: 小波;视频编码;基于小波的视频图像压缩;
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中图分类号:
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文献标识码:
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文章编号:
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OCKBDBF2LCHBM K:MB6 E6N9GBHH:67
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引言
近十几年来数据、语音和多媒体业务的需求在不断增加,
同时人们对这些业务的服务质量的期望也越来越高
&
为了有
效防止信号在传输和存储过程引入噪声和导致波形畸变,获
得更好的品质,模拟信号(如话音、音频、图像和视频信号)一
般都先进行采样和数字化,然后再进行存储、传输和接受重
建
&
但这些数字化信号的数据量极大,尽管海量存储技术、处
理器的速度以及数字通信系统的性能的迅猛发展,但对数据
存储的能力和数据传输带宽的需求仍然超出了现有技术的能
力所及
&
为了使通信成为可能并尽可能地降低通信费用,信号
的压缩是必需的
&
近几年在已经或将要出现的如视频会议、可
视电话、高清晰度电视、交互式电视和远程医疗等诸多商业应
用的推动下,图像和视频压缩编码受到了极大的重视
&
随着
<7FBG7BF
网、电信网、广播电视网的逐步融合,图像和视频压缩
编码也成为图像通信的中心问题之一
&
T6>G:BG
变换是信号处理领域中研究最早应用最广的分析
工具
&
图像和视频压缩中最常使用的工具是一种简化了的
T6>G:BG
变换———
UV,
变换
[
"
,
+
]
&
基于分块
UV,
变换的压缩编
码技术是已有图像和视频压缩标准的核心技术
[
1 W !
]
,这主要
来自两个方面的原因:(
"
)
UV,
具有良好的去相关性和能量压
缩特性;(
+
)
UV,
变换存在快速实现算法
&
但随着应用和研究
的不断深入,分块
UV,
变换编码的缺点逐步暴露出来,尤其
在低比特率环境下,压缩图像不可避免地出现了方块效应和
飞蚊噪声
&
这是因为一般情况下图像信号是高度非平稳的,很
难用
*C>HH
过程来刻画,并且图像中的一些突变结构例如边
缘信息远比图像平稳性重要,用余弦基作图像信号的非线性
逼近其结果不是最优的
[
/
]
&
信号压缩就是要用尽可能少的比特数表示一个信号,因
此要提高信号的压缩效率首先要给出信号的稀疏表达式
&
数
学界和工程界在共同研究数据表示技术的过程中所发展起来
的小波分析技术和多分辨分析理论
[
/ W "+
]
,摈弃了传统
T6>G:BG
分析所必须的前提假设———平稳性,成为分析非平稳信号的
有力工具
&
它的出现导致了我们从新的视角去研究信号压缩、
噪声滤波等信号处理问题:一方面,由于小波基的紧支性和小
波分解的多尺度结构,非线性小波逼近实质上等价于一个自
适应的网格逼近,网格的分辨率在信号奇异点的邻域内被适
当加细了;另一方面,由于小波基的无条件基特性,使它成为
一大类信号的非线性逼近的最优基,许多信号在小波基的表
示下,都可以获得稀疏的表示式
&
因此自从八十年代小波技术
诞生以来,伴随着小波理论研究的不断深入,在小波理论的指
导下基于小波的图像应用研究取得许多成果,这些成果正逐
步标准化,汇集成拟订中的工业标准———
’()*+###
[
"1
]
&
在此
背景下,小波视频压缩业已成为当前视频压缩的研究热点,可
以预见基于小波的视频压缩技术将是未来视频压缩标准的一
收稿日期:
+###2"#2+"
;修回日期:
+##"2#$2"3
基金项目:国家自然科学基金(
-6& 3%/!+#1#
);国家教育部高校骨干教师资助计划(
-6& +###*’"!
);国家教育部高校博士点基金(
-6& +####3%/+/
)
第
3
期
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年
3
月
电 子 学 报
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