[發明專利]統一的參數化3波段譜間整數可逆變換

無效

• 申請號: 200810051567.6
• 申請日: 2008-12-10
• 公開（公告）號: CN101754008A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 解成俊;徐林;解麒
• 申請（專利權）人: 解成俊;徐林;解麒
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及多媒體、流媒體信息處理領域，主要應用于彩色圖像、多光譜圖像、超光譜圖像、序列圖像等波段數或幀數大于等于3的媒體的無損壓縮編碼、信息隱藏、數字水印等技術領域。

背景技術

譜間變換是彩色圖像、多光譜圖像、超光譜圖像、序列圖像等圖像處理的重要和關鍵步驟，通過譜間變換實現高的壓縮比、實現高性能的信息安全算法、實現優秀的數字水印算法等，在變換域處理媒體信息是其領域發展的趨勢，而如何更好的在變換域處理媒體信息是提高處理質量的關鍵。

小波變換DWT是目前公認的去除空間冗余最好的變換，而且對于DWT在去除空間冗余方面所獲得的認知是相當的成熟，但是利用DWT去除譜間冗余卻未必是最好的，甚至是效果不好的，例如利用DWT去除7個波段圖像的譜間冗余，只進行一次分解，這樣作遠沒有達到去冗余的效果，因為參與DWT變換的波段數不是2的冪次，考慮到邊界延拓則不適合采用DWT去除譜間冗余，因為每延拓一點就要多出一幀圖像數據，這個數據量是巨大的將對去冗余效果產生嚴重影響。如果一定要用DWT去除譜間冗余，可以采用DWT和其它變換的混合變換，對2的冪次部分采用DWT，對其余部分采用其它變換，這是本發明提出統一的參數化3波段譜間整數可逆變換的基本出發點。為了將彩色圖像、多光譜圖像、超光譜圖像等波段數或幀數大于等于3的圖像序列進行3個分量的譜間處理，在此我們將3個分量的譜間變換統稱為3波段變換。參數化3波段譜間整數可逆變換非常靈活，既可以單獨實現譜間去冗余，也可以同DWT或減影變換結合起來實現譜間去冗余，另一個巨大優勢是該變換可以完全由加法及移位完成，運算速度快，便于硬件完成。本發明的具體實施方式可以證明，對超光譜圖像的無損壓縮性能好于公認的基于3D-DWT變換的壓縮算法，同時提供了高性能的信息隱藏及數字水印算法。

已公開發表的基于R、G、B的3波段彩色變換有YCrCb、NTSC、PAL、HDTV、UVW、XYZ、DCT、DHT、K1K2K3、KLT等，這些變換都是基于浮點數運算的，主要應用到彩色圖像的有損壓縮，為了實現彩色圖像的無損壓縮，出現了基于整型數運算的彩色整數可逆變換，有RCT、SHIRCT、YFbFr、YCoCg等。以上所有變換形式都是固定的，而沒有寫成參數化的形式。關于哪一種整數可逆變換去冗余效果更好還沒有定論，并且沒有一個理論框架可以將以上幾種整數可逆變換統一起來，本發明致力于解決適合于彩色圖像、多光譜圖像、超光譜圖像、序列圖像等進行大于等于3個分量的譜間整數可逆變換問題。

發明內容

根據矩陣理論，對于任意N×N的可逆矩陣T，不論矩陣的行列式值的模是否為1，總可以通過改造變換矩陣將其變為行列式值的模為1的矩陣。若矩陣的行列式值的模等于1，則矩陣T存在有限步的基本三角陣分解，所以可以構造參數化的3波段譜間整數可逆變換矩陣，將整數可逆變換矩陣寫成一般參數形式。在本發明中將T稱為參數化3波段譜間整數可逆變換矩陣，這樣的整數可逆變換有無限多個，我們可以根據實際處理問題的需要選擇最優變換，例如采用能量最低原則實現的參數化3波段譜間整數可逆變換等。本發明給出的3波段譜間整數可逆變換矩陣顯式形式之一的XCJRCT變換如下：

正變換：??????????????????逆變換：

d＝In1-((In2+In3)＞＞1)?????????????d＝Out2-(γ×Out3)＞＞λ

Out1＝In2+In3+(d＞＞1)??????????????In2＝-Out3+((Out1+(d＞＞3))＞＞1)

Out3＝-I2+((Out1+(d＞＞3))＞＞1)????In3＝Out1-In2+(d＞＞1)

Out2＝d+(γ×Out3)＞＞λ????????????In1＝d+((In2+In3)＞＞1)

其中γ、λ為變換時可調整參數，可以根據實際處理問題的需要選擇其數值大小，In1、In2、In3為輸入信號，Out1、Out2、Out3為輸出信號，‘＞＞’為二進制左移符號。以上變換可以由加法和移位完成，便于硬件實現。

3波段譜間整數可逆變換矩陣寫成一般參數形式如下：