Đồ Án Nghiên cứu kỹ thuật nén ảnh theo phương pháp phân mảnh( Fractal Image Coding)

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU . 1
LỜI CẢM ƠN 3
TÓM TẮT ĐỒ ÁN 4
ABSTRACT . 5
MỤC LỤC 6
DANH SÁCH HÌNH VẼ . 9
DANH SÁCH BẢNG BIỂU 11
BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 12
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN . 14
1.1 Giới thiệu chung 14
1.2 Công nghệ nén ảnh phân mảnh . 14
1.3 Ứng dụng của công nghệ nén ảnh theo phương pháp phân mảnh . 16
1.4 Các chuẩn nén khác . 17
1.4.1 JPEG 18
1.4.2 MPEG 24
1.4.3 H261 . 26
1.4.4 H263 . 26
1.4.5 H264 . 26
CHƯƠNG 2. NÉN ẢNH THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN MẢNH 27
2.1 Cơ sở toán học . 27
2.1.1 Ánh xạ co và nguyên lý điểm bất động 27
2.1.2 Khoảng cách Housdorff và không gian metric Housdorff . 27
2.1.3 Lược đồ hàm lặp 27
2.2 Nén ảnh mức xám theo phương pháp phân mảnh . 29
2.2.1 Định nghĩa ảnh xám . 29
2.2.2 Mã hóa theo phương pháp phân chia cây tứ phân 31


2.2.3 Giải mã theo phương pháp phân chia cây tứ phân 35
2.2.4 Phương pháp nâng cao tốc độ trong mã hóa ảnh theo phương pháp phân
mảnh 37
2.3 Nén ảnh màu theo phương pháp phân mảnh . 38
2.3.1 RGB ( Red, Green, Blue) . 39
2.3.2 YCbCr 41
2.4 Tham số đánh giá chất lượng của ảnh . 44
2.4.1 Peak Signal to Noise Ratio ( PSNR ) . 44
2.4.2 Tỉ lệ nén . 45
CHƯƠNG 3. THỰC HIỆN NÉN ẢNH PHÂN MẢNH CHO ẢNH XÁM VÀ
ẢNH MÀU TRÊN FPGA . 46
3.1 Công nghệ FPGA . 46
3.1.1 Tổng quan về công nghệ FPGA . 46
3.1.2 Kiến trúc của FPGA 47
3.2 Công cụ sử dụng 62
3.2.1 Phần cứng Xilinx Virtex 5 (XUPV5-LX110T) 62
3.2.2 Phần mềm Xilinx ISE Design Suite version 12.4 . 64
3.3 Thực hiện . 66
3.3.1 Nén ảnh xám theo phương pháp phân mảnh triển khai trên FPGA 66
3.3.2 Nén ảnh màu theo phương pháp phân mảnh triển khai trên FPGA 69
3.3.3 Kết quả tổng hợp phần cứng trên Virtex 5 (XUPV5-LX110T) FPGA . 70
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 72
4.1 FIC thực hiện trên FPGA . 72
4.1.1 Ảnh xám . 72
4.1.2 Ảnh màu . 73
4.2 Kết quả quá trình kiểm tra FIC trên FPGA . 73
4.2.1 Ảnh xám . 73
4.2.3 Ảnh màu . 79
KẾT LUẬN 81


TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1-1 Sơ đồ thuật toán nén JPEG . 19
Hình 1-2 Các công đoạn nén ảnh JPEG . 19
Hình 1-3 Hàm Cosine 21
Hình 1-4 Quét Zigzag. . 23
Hình 2-1 Ảnh xám Lenna 64x64 . 30
Hình 2-2 Một phân chia cây tứ phân là một đại diện của một ảnh 31
Hình 2-3 Thuật toán mã hóa ảnh xám theo phương pháp phân mảnh . 33
Hình 2-4 Thuật toán giải mã ảnh xám theo phương pháp phân mảnh . 36
Hình 2-5 Biểu diễn điểm ảnh trên màn hình 40
Hình 2-6 Định dạng 4:4:4 42
Hình 2-7 Định dạng 4:2:2 42
Hình 2-8 Định dạng 4:1:1 42
Hình 2-9 Định dạng 4:2:0 43
Hình 2-10 Chuyển đổi giữa 2 mô hình màu 44
Hình 3-1 Sự phân tách giữa ASIC và PLD [7] 46
Hình 3-2 Cấu trúc cơ bản chip FPGA [7] 48
Hình 3-3 Vị trí các bank I/O [7] 49
Hình 3-4 Sơ đồ một IOB đơn giản . 50
Hình 3-5 CLB trong FPGA [7] 51
Hình 3-6 Cấu trúc một CLB 52
Hình 3-7 Kiến trúc của slice 53
Hình 3-8 Dùng LUT để thực hiện một hàm logic 54
Hình 3-9 Kết nối giữa các LUT . 55
Hình 3-10 Vị trí các block RAM . 56
Hình 3-11 Các bộ nhân của Xilinx 57
Hình 3-12 Kiến trúc bộ MAC 58
Hình 3-13 Phân bố các tín hiệu clock [7] 59
Hình 3-14 Khối DCM 59
Hình 3-15 Ảnh hưởng của nhiễu đến tín hiệu đồng hồ 60
Hình 3-16 Các bộ DCM triệt tiêu méo 61