一种基于空域下采样模式的高效图像压缩方法技术

本发明专利技术提供了一种基于空域下采样技术的图像压缩方法，它是通过对于内部比较平滑的图像宏块，采用基于空域下采样的方法进行编码，再利用插值技术进行重建，在保证编码保真度的前提下，大幅度降低编码码率；同时，对于内部纹理比较复杂的图像宏块，采用传统的基于JPEG图像压缩标准的编码方法保证对图像宏块的高效编码。传统的图像压缩方法忽略图像内部不同区域间特征的不同，因此无法有效去除像素点间的相关性，造成整体编码效率低下。本发明专利技术对具有不同特征的图像宏块有区分地实施不同的编码策略，实现对整个图像的高效编码。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理领域，它特别涉及数字图像的编码技术。
技术介绍
随着大数据信息时代的到来，多媒体信号正成为信息存储与传播的主体，在推动 国民经济、保障社会安全、传播先进文化等方面发挥着极为重要的作用。图像数据作为多媒 体信号的一种常用载体，被广泛应用于人们的日常生活中。图像信息所包含的内容丰富，但 所占的存储空间也十分大，特别是当今时代人们对高分辨率图像需求的日益增多，因此，如 何压缩图像信号以节省存储空间已经成为迫在眉睫需要解决的问题。与此同时，伴随着互 联网的发展，在图像信息的传输方面对图像数据的压缩也提出了更高的要求。 图像信号内部存在大量冗余，包括空间冗余、结构冗余以及视觉冗余等。正是因为 存在这样的冗余，图像数据才能够被压缩。高效的图像压缩方法就是要尽可能多地去除图 像内部的冗余。 从统计学的角度讲，图像内部的空间冗余可以定义为像素点之间的相关性。与 此同时，由于图像内部不同区域之间存在不同的特征，因此，不同区域内部的像素点间的 相关性也有所不同。而如何根据图像的区域特征选择不同的方法消除不同像素点间的 相关性，则是图像压缩算法的关键所在。传统的图像压缩方法忽略了图像内部不同区 域间特征的不同，因此无法有效去除像素点间的相关性，造成整体编码效率低下。参见 参考文献"JPEG(JointPhotographicExpertsGroup):IS0/IECIS10918-1/ITU-T RecommendationT. 81,DigitalCompressionandCodingofContinuous-ToneStill Image， 1993"〇
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的基于空域下采样技术的图像压缩方法，这种方法 可以让每个图像宏块通过率失真优化策略自适应地选择一种编码模式，从而有针对性地提 高图像宏块的编码效率，实现对整个图像信号的高效压缩。与传统的JPEG图像压缩方法相 比，本专利技术提供了两种编码模式，能够克服传统JPEG图像压缩方法中编码模式单一的缺 点。 为了方便描述本专利技术的内容，首先做以下术语定义： 定义1，传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法 传统的图像分块方法按照JPEG标准中对图像进行分块的方法，将原始图像划分 为多个互不重叠的等尺寸图像块，具体描述过程参见"JPEG(JointPhotographicExperts Group):IS0/IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,DigitalCompressionand CodingofContinuous-ToneStillImage, 1993" ；定义2，传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法 传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法主要包括对每个图像块进行变换编 码、量化和摘编码以及计算编码比特数；具体描述过程参见"JPEG(JointPhotographic ExpertsGroup):ISO/IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,Digital CompressionandCodingofContinuous-ToneStillImage, 1993" ； 定义3,传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法 传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法主要是计算图像块系数 矩阵编码所消耗的比特数，具体描述过程参见"JPEG(JointPhotographicExperts Group):ISO/IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,DigitalCompressionand CodingofContinuous-ToneStillImage, 1993" ； 定义4,传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法 传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法主要包括对每个图像块进行反变 换和反量化；具体描述过程参见"JPEG(JointPhotographicExpertsGroup) :IS0/ IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,DigitalCompressionandCodingof Continuous-ToneStillImage, 1993" ； 定义5,传统的双三次插值方法 传统的双三次插值方法是二维空间中最常用的插值方法，在这种插值方法中，点 (u，v)处的值可以通过它周围矩形网格中最近的十六个点的加权平均得到；具体描述过程 参见文献"Cubicconvolutioninterpolationfordigitalimageprocessing"； 定义6,传统的计算均方误差的方法 传统的计算均方误差的方法针对两个大小均为mXn的二维输入信号X和±按照 下式计算它们之间的均方误差： 定义7,传统的JPEG图像压缩标准中图像块合成图像的方法 传统的图像块合成图像的方法是按照JPEG图像压缩标准中用图像块进行相互不 重叠组合以合成完整图像的方法，具体描述过程参见"JPEG(JointPhotographicExperts Group):ISO/IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,DigitalCompressionand CodingofContinuous-ToneStillImage, 1993" ； 本专利技术提供的一种基于空域下采样技术的图像压缩方法，它包括以下步骤： 步骤1，图像的预处理 将大小为WXH的图像，按照传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法划分为 N= (WXH)/162个互不重叠的，大小为16X16的正方形图像块，记为BpB2, . ..，By...， BN，这里，W代表图像的宽度，H代表图像的高度，N代表图像划分后图像块的总个数，i代表 图像块的索引，ie{1，2, ? ? ?，N};步骤2，图像块的下采样 首先，定义大小为8X8的下采样图像块为B'i;这里，i代表图像块的索引，iG{1， 2, . . .，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数； 接着，用步骤1中产生的图像块&的第1列中位于奇数行的8个元素按照从上到 下的顺序生成B'i的第1列；用Bi的第3列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序 生成B'i的第2列；用Bi的第5列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第3列；用&的第7列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第4列； 用&的第9列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第5列；用Bi的第 11列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第6列；用Bi的第13列中 位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第7列；用Bi的第15列中位于奇数 行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'，的第8列， 这里，i中的元素，m代表B'i内元素的横坐标，n代表B'i内元素的纵 坐标，m和n是自然数，1彡m彡8，1彡n彡8邛^是、中的元素，u代表图像块I内元素 的横坐标，v代表图像块&内元素的纵坐标，u和v同时为奇数，Ku< 16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空域下采样技术的图像压缩方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1，图像的预处理将大小为W×H的图像,按照传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法划分为N＝(W×H)/162个互不重叠的，大小为16×16的正方形图像块，记为B1，B2，…，Bi，…，BN，这里，W代表图像的宽度，H代表图像的高度，N代表图像划分后图像块的总个数，i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}；步骤2，图像块的下采样首先，定义大小为8×8的下采样图像块为B'i；这里，i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；接着，用步骤1中产生的图像块Bi的第1列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第1列；用Bi的第3列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第2列；用Bi的第5列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第3列；用Bi的第7列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第4列；用Bi的第9列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第5列；用Bi的第11列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第6列；用Bi的第13列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第7列；用Bi的第15列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'i的第8列，即Bi′=β1,1′β1.2′···β1,n′β2,1′β2,2′···β2,n′············βm,1′βm,2′···βm,n′=β1,1β1,3···β1,15β3,1β3,3···β3,15············β15,1β15,3···βu,v;]]>这里，β'm,n是B'i中的元素，m代表B'i内元素的横坐标，n代表B'i内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤8，1≤n≤8；βu,v是Bi中的元素，u代表图像块Bi内元素的横坐标，v代表图像块Bi内元素的纵坐标，u和v同时为奇数，1≤u≤16，1≤v≤16；i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；步骤3，下采样图像块的编码和解码对步骤2得到的图像块B'i使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为这里，是中的元素，m代表内元素的横坐标，n代表内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m1≤8，1≤n1≤8；接着，对图像块B'i使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为最后，对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为即这里，是中的元素，m代表内元素的横坐标，n代表内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤8，1≤n≤8；i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；步骤4，编码图像块的上采样首先，定义大小为16×16的上采样图像块为B″i；这里，i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；接着，用的第1列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″i第1列中奇数行上的8个元素；用的第2列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″i第3列中奇数行上的8个元素；用的第3列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″i第5列中奇数行上的8个元素；用的第4列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″i第7列中奇数...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱树元，曾兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51