LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, công nghệ điện tử cũng như sự gia tăng của nhiều loại hình dịch vụ như Internet, truyền hình kỹ thuật số… các thiết bị điện tử đều hoạt động và làm việc với tín hiệu số vì việc xử lý tín hiệu số thực hiện dễ dàng hơn và cho chất lượng cao hơn đối với tín hiệu tương tự. Môt yêu cầu đăt ra là làm sao việc lưu trữ đạt được hiệu quả cao, tốc độ truyền dẫn lớn mà vẫn phù hợp với tốc độ kênh truyền? Một trong những giải pháp được đưa ra là sử dụng kĩ thuật nén – một lượng nhỏ dữ liệu được lưu trữ, truyền thay vì số lượng lớn ban đầu.Trong quá trình học tâp tại trường đại học Bách khoa Hà Nội, em đã được tiếp xúc, được đọc, được học và tham khảo những tài liệu về các kĩ thuật này. Một công nghệ nén mới và có những ưu điểm trội hơn so với các chuẩn khác là nén ảnh phân mảnh ( Fractal Image Compression – FIC ). Đây là một kĩ thuật nén tổn hao. Nhược điểm lớn nhất của kĩ thuật nén này là yêu cầu số lượng lớn các phép tính toán để thực hiện nên thời gian mã hóa lớn. Nhưng ưu điểm của nó chỉ ra rằng kĩ thuật nén phân mảnh là tốt và có thể tốt hơn một số kĩ thuật nén khác như chuẩn JPEG. Các ưu điểm đó là: tỉ lệ nén cao ( có bài báo đã tuyên bố rằng tỉ lệ nén có thể lên tới 10000 lần ), giải quyết độc lập vì các ảnh có thể được khôi phục lại dễ dàng và quá trình giải mã đơn giản. Trong vài năm gần đây, nén ảnh phân mảnh đã đạt được những kết quả đáng kể trong nén ảnh tĩnh cũng như chuỗi ảnh, video. Sự kết hợp giữa công nghệ nén ảnh Fractal với những phương pháp nén ảnh khác cũng thu được những kết quả cao.Xuất phát từ lí do nắm bắt kĩ thuật công nghệ mới, em đã thực hiện đề tài: „Nghiên cứu kỹ thuật nén ảnh theo phương pháp phân mảnh ( Fractal Image Coding )‟. Đồ án trình bày tổng quan về một số kĩ thuật nén khác nhau và đặc biệt tập trung vào kĩ thuật nén ảnh phân mảnh thực hiện trên ảnh nhiều mức xám và ảnh màu. Ngoài ra, kết quả của sự kết hợp kĩ thuật nén này với công nghệ VLSI nhằm kiểm tra kết quả, thời gian xử lý và tăng hiệu quả nén dữ liệu cũng được giới thiệu.Đồ án tốt nghiệpĐặng Thị Xuân – ĐTVT_KSTN_K52 Trang 2Do thời gian có hạn và đây cũng là một công nghệ mới, hơn nữa kiến thức của em còn nhiều hạn chế nên chắc chắn rằng đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Mong các thầy, cô và các bạn góp ý để em có thể hiểu sâu hơn, rộng hơn về kĩ thuật này.
[...].. .Đồ án tốt nghiệp 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. .. sắc Phương pháp này thích hợp cho các ảnh có khối cùng tông màu lớn cũng như các ảnh phối màu 1.3 Ứng dụng của công nghệ nén ảnh theo phƣơng pháp phân mảnh Nén ảnh phân mảnh được sử dụng nhiều trong ứng dụng thương mại Năm 1992, Iterated Systems Inc thu được 2,1 tỉ đô la đầu tư của chính phủ để phát triển một mẫu chip giải nén và lưu trữ ảnh số sử dụng công nghệ nén ảnh theo phương pháp phân mảnh Trong... thực hiện phương pháp Fisher trên FPGA với RET = 20 74 Bảng 4-4 Bảng so sánh hiệu suất thực thi phương pháp của Fisher trên FPGA và DSP 78 Bảng 4-5 Bảng kết quả thực thi nén theo phương pháp phân mảnh 79 Bảng 4-6 Bảng so sánh hiệu suất thực thi nén theo phương pháp phân mảnh và JPEG 80 Đặng Thị Xuân – ĐTVT_KSTN_K52 Trang 11 Đồ án tốt nghiệp BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Thuật ngữ... 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... phân 2.2.2.1 Quá trình mã hóa theo phƣơng pháp phân chia cây tứ phân Hình 2-2 Một phân chia cây tứ phân là một đại diện của một ảnh Trong nén ảnh theo phương pháp phân mảnh, một ảnh được chia thành một tập R gồm các range block vuông kích thước n x n không chồng lấn lên nhau Một tập D khác bao gồm các domain block vuông có kích thước 2n x 2n Đối với mỗi Ri ∈ R, phương pháp nén này tìm trong toàn bộ tập... Sơ đồ khối lõi của MicroBlaze 67 Hình 3-24 Sơ đồ các bước thực hiện 68 Hình 3-25 Mô đun nén ảnh màu theo phương pháp phân mảnh 69 Hình 4-1 Lenna 64x64 72 Hình 4-2 Ảnh màu Lenna 73 Hình 4-3 Ảnh Lena ban đầu và các ảnh sau khi giải nén với ET = 6, RET = 6, MiS = 4, MaS = 16, NI = 20 75 Hình 4-4 Ảnh Lena ban đầu và các ảnh sau khi giải nén. .. ĐTVT_KSTN_K52 Trang 26 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2 NÉN ẢNH THEO PHƢƠNG PHÁP PHÂN MẢNH 2.1 Cơ sở toán học Cơ sở nén ảnh Fractal dựa trên lý thuyết giải tích hàm, đặc biệt là lý thuyết về hệ hàm lặp (IFS - Iterated Function System) do Micheal Barnsley đưa ra vào những năm 80, ông cũng là người đầu tiên đề xuất mô hình nén ảnh Fractal dựa vào vệ hàm lặp Sau đó A E Jacquin đã đưa ra lược đồ nén ảnh Fractal bằng... không cao Đây là trường hợp của các phương pháp nén không mất thông tin - Cho tỉ lệ tương đối cao nhưng chất lượng ảnh nén quá kém so với ảnh ban đầu Đây là trường hợp của các phương pháp nén mất thông tin ví dụ chuẩn nén JPEG Các nghiên cứu lý thuyết cho thấy, để đạt một tỷ lệ nén hiệu quả (kích thước dữ liệu nén giảm so với ban đầu ít nhất hàng trăm lần), phương pháp nén mất thông tin là bắt buộc Tuy... trong chuẩn nén FIF( Fractal Image Format) Đặng Thị Xuân – ĐTVT_KSTN_K52 Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng nổi bật nhất của công nghệ nén ảnh theo phương pháp phân mảnh là bộ bách khoa toàn thư multimmedia với tên gọi"Microsoft Encarta" được đưa ra vào 12-1992 Bộ bách khoa này bao gồm hơn 7 giờ âm thanh, 100 hoạt cảnh, 800 bản đồ màu cùng với 7000 ảnh chụp cây cối, hoa quả, con người, phong cảnh, động... của ảnh, điều này có nghĩa rằng các pixel lân cận của ảnh có giá trị gần giống nhau ( trừ những pixel ở giáp đường biên ảnh ) - Dư thừa trong miền tần số: Tương quan giữa các mặt phẳng màu hoặc dải phổ khác nhau Sau đây là sơ đồ thuật toán nén ảnh JPEG ( hình 1-1 và hình 1-2 ) : Đặng Thị Xuân – ĐTVT_KSTN_K52 Trang 18 Đồ án tốt nghiệp Hình 1-1 Sơ đồ thuật toán nén JPEG Hình 1-2 Các công đoạn nén ảnh . TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật nén ảnh theo phƣơng pháp phân mảnh (Fractal Image Coding) . TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Nghiên cứu kỹ thuật nén ảnh theo phƣơng pháp phân mảnh( Fractal Image Coding) . 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