全相位反余弦双正交变换法，将变换定义为［Ｆ］＝［Ｖ］［ｆ］［Ｖ↑［Ｔ］］，反变换定义为［ｆ］＝［Ｖ↑［－１］］［Ｆ］［（Ｖ↑［Ｔ］）↑［－１］］。本发明专利技术对ＪＰＥＧ的改进用全相位反余弦双正交变换代替二维离散余弦变换，简化量化表，使量化表的调整简单易行，从而节省计算时间并使硬件实现简便易行；提高重建图像的质量和编码压缩比以适应不同的使用需求。具体过程：首先输入原始图像及比特率；分成８×８像素块，分别进行全相位反余弦双正交变换；根据比特率确定量化间隔，对变换系数进行均一量化；直流系数的预测编码和交流系数的“之”字形扫描、可变长编码；哈夫曼熵编码；输出压缩图像的比特序列。在接收端，经过Ｈｕｆｆｍａｎ熵解码，ＤＣ系数和ＡＣ系数可变长解码、反量化后，再进行反全相位反余弦双正交变换即可得到重建图像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机图像处理
技术介绍
JPEG压缩标准(ISO/IEC 10918-1|ITU-T Rec.T.81 Digitalcompression and coding of continuoustone still images)广泛应用于静止图像编码，在JPEG中，基于离散余弦变换(DCT)的图像压缩编码的过程称为基本顺序过程。编码过程主要步骤为图像的8×8方块化、二维离散余弦变换(Discrete CosineTransform，DCT)、根据量化表量化、“之”(Zig-Zag)字形扫描、游程编码、哈夫曼(Huffman)熵编码。接收端解压缩是编码的逆过程，经过反量化和反DCT变换，得到重建图像。8×8像块的二维DCT变换公式为＝，其中，为8×8的DCT变换矩阵，为的转置。DCT变换是正交变换，的转置即为的逆，即＝。因此，由＝重建图像。的行向量是分解基矢量，的列向量是合成基矢量，DCT变换和反变换中的分解基矢量和合成基矢量是相同的。JPEG压缩编码算法中DCT变换是一种常用的变换编码方法，在数字图像压缩领域得到了广泛的应用。然而我们发现，对于图像压缩编码来说正交变换并不是最优的选择，其缺点之一是对不同的DCT系数采用不同的量化间隔，量化特别是改变压缩率时的量化需要较复杂的计算，量化表也需要占一定的内存空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术对不同的DCT系数采用不同的量化间隔，且量化表复杂，需要进行大量计算的问题，提供一种全相位反余弦双正交变换及其对JPEG的改进方法。本专利技术提供的全相位反余弦双正交变换法，是将二维全相位反余弦双正交变换定义为＝，反变换定义为＝，其中是全相位反余弦双正交变换矩阵，一般形式为V(m,n)=1m=00≤n≤N-1N-m+2-1Ncosm(2n+1)π2N1≤m≤N-10≤n≤N-1,]]>m，n代表矩阵V的行和列。当N＝8时，全相位反余弦双正交变换矩阵为V=1.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00000.90880.77040.51520.1808-0.1808-0.5152-0.7704-0.90880.74080.3072-0.3072-0.7408-0.7408-0.30720.30720.74080.5624-0.1320-0.6640-0.37600.37600.66400.1320-0.56240.3904-0.3904-0.39040.39040.3904-0.3904-0.39040.39040.2368-0.41840.08320.3552-0.3552-0.08320.4184-0.23680.1152-0.27920.2792-0.1152-0.11520.2792-0.27920.11520.0344-0.09840.1472-0.17360.1736-0.14720.0984-0.0344.]]>一种采用上述全相位反余弦双正交变换法对JPEG的改进方法，本专利技术对JPEG的改进之处是，用全相位反余弦双正交变换代替二维离散余弦变换，对所有变换系数采用均一的量化间隔量化，具体过程如下——输入原始图像及比特率；——分成8×8像素块，分别进行全相位反余弦双正交变换；——根据比特率确定量化间隔，对变换系数进行均一量化；——直流系数的预测编码和交流系数的“之”字形扫描、可变长编码；——哈夫曼熵编码；——输出压缩图像的比特序列。接收端解压缩过程如下——接收输入的经变换后的压缩图像比特序列；——哈夫曼熵解码；——对直流系数和交流系数可变长解码；——反量化；——反全相位反余弦双正交变换；——得到重建图像。本专利技术的优点和积极效果1、本专利技术基于全相位数字滤波理论和传统的反余弦正交变换提出了一种新型变换即全相位反余弦双正交变换，并将其成功应用于图像压缩领域。2、全相位反余弦双正交变换矩阵与DCT正交变换矩阵的相似之处是基矢量的列率随行序号的增加而增加，不同之处是的各个基矢量是等模的，而的基矢量的模随列率的增高而衰减。这就使得全相位反余弦双正交变换系数具有高频衰减的性质。当对各变换系数采用均一的量化间隔量化时，相当于DCT变换低频系数细量化、高频系数粗量化的效果。因此可以去掉基于DCT变换的JPEG算法中的复杂的量化表。3、本专利技术提出的改进JPEG方法与标准JPEG方法相比的最大优点是，去掉了量化表，由于DCT变换的量化表有47种量化步长，而采用全相位反余弦双正交变换仅需要一种量化步长，节省了内存占用量。简化了计算，提高了编解码速度，大大缩短了运算时间，采用全相位反余弦双正交变换和均一量化比采用DCT变换和相应量化的运算时间平均快9.6713s。硬件实现也比较简单，并且能达到与DCT变换基本相同的图像压缩效果。附图说明图1是用本专利技术方法对图像进行压缩与重建的方框图；图2是两种方案下图像“lena”的率失真曲线。具体实施方式实施例1本专利技术将二维全相位反余弦双正交变换定义为＝，反变换定义为＝，其中是全相位反余弦双正交变换矩阵。与正交变换矩阵不同，这里≠，即分解基矢量(的行向量)与合成基矢量(的列向量)是不同的，然而二者之间是双正交的，构成对偶基向量。本专利技术定义的全相位反余弦双正交变换矩阵的一般形式为V(m,n)=1m=00≤n≤N-1N-m+2-1Ncosm(2n+1)π2N1≤m≤N-10≤n≤N-1,]]>m，n代表矩阵V的行和列。当N＝8时V=1.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00000.90880.77040.51520.1808-0.1808-0.5152-0.7704-0.90880.74080.3072-0.3072-0.7408-0.7408-0.30720.30720.74080.5624-0.1320-0.6640-0.37600.37600.66400.1320-0.56240.3904-0.3904-0.39040.39040.3904-0.3904-0.39040.39040.2368-0.41840.08320.3552-0.3552-0.08320.4184-0.23680.1152-0.27920.2792-0.1152-0.11520.2792-0.27920.11520.0344-0.09840.1472-0.17360.1736-0.14720.0984-0.0344]]>实施例2本专利技术首先提出了一种新型变换，即全相位反余弦双正交变换，并且用全相位反余弦双正交变换代替JPEG压缩算法中的DCT变换，应用于图像压缩。本专利技术对所有变换系数采用均一量化，图像压缩编码的其他部分与JPEG相同。本专利技术基于软件实现。如图1所示，首先，输入原始图像和所要求的比特率，把图像分成8×8的块，分块进行全相位反余弦双正交变换，根据设定的比特率选定量化间隔，把变换系数进行均一量化，再对DC系数进行差分预测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全相位反余弦双正交变换法，其特征是本专利技术将二维全相位反余弦双正交变换定义为［Ｆ］＝［Ｖ］［ｆ］［Ｖ↑［Ｔ］］，反变换定义为［ｆ］＝［Ｖ↑［－１］［Ｆ］［（Ｖ↑［Ｔ］）↑［－１］］，其中［Ｖ］是全相位反余弦双正交变换矩阵，一般形式为： ＊＊＊，ｍ，ｎ代表矩阵Ｖ的行和列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：侯正信，潘霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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