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基于水平集的图像编码方法的研究的任务书

任务书

一、研究任务

1．背景与意义

在数字图像处理领域，图像编码一直是一个重要的研究课题。图像编码

的目的是将图像的冗余信息进行压缩，从而在保证图像质量的前提下，

减少数据传输量和存储空间。目前，基于DCT（离散余弦变换）和基于

小波变换的图像编码方法已经被广泛应用。但是，在实际应用中，由于

图像中存在复杂的边界和纹理信息，这些传统的编码方法往往会导致压

缩效果不佳，并且容易出现失真的问题。

近年来，基于水平集的图像编码方法逐渐受到研究者的关注。水平集是

一种用来描述几何形状的数学方法，它具有良好的形变和拓扑结构不变

性，可以有效地表示图像中的边界信息。基于水平集的图像编码方法可

以优化图像压缩效果，并提高图像恢复的准确性。

本研究将探究基于水平集的图像编码方法的相关原理和算法，并通过实

验验证其在压缩率和失真度等指标上的优势。这对于促进数字图像处理

技术的发展具有重要意义。

2．研究内容和任务

(1)基本原理和算法研究：研究水平集的数学原理和基本算法，并探究其

在图像编码中的应用。

(2)数据集获取：收集一定规模的图像数据集，用于实验验证。

(3)编码器的设计与实现：设计并实现基于水平集的图像编码器，实现图

像的压缩和解压操作。

(4)性能评估：通过实验测试，对比分析基于水平集的图像编码方法和传

统的编码方法在压缩率、失真度等指标上的差异，并优化算法。

3．技术路线

首先，通过文献研究，对目前基于水平集的图像编码方法进行整理和分

析，明确研究方向。其次，利用MATLAB等工具，实现基于水平集的图

像编码器，对数据集进行压缩。最后，通过可视化和评估指标等方法，

对比分析不同编码方法在压缩率、失真度等指标上的差异，并结合实验

结果进行算法优化。

二、阶段性进度安排

第一阶段（2周）：

完成水平集相关原理的学习和资料整理。

第二阶段（2周）：

收集图像数据集，并对数据集进行预处理。

第三阶段（4周）：

设计和实现基于水平集的图像编码器，并进行初步实验测试。

第四阶段（4周）：

对比分析基于水平集的图像编码方法和传统的编码方法在压缩率、失真

度等指标上的差异，并进行算法优化。

第五阶段（2周）：

完成实验结果分析和论文撰写。

三、预期成果

（1）熟悉基于水平集的图像编码原理和算法，并设计并实现编码器

（2）收集并预处理图像数据集，并对比分析不同编码方法在压缩率、失

真度等指标上的差异

（3）学术论文一篇，以及实验数据和程序代码的提交。