[發明專利]基于自適應下采樣和交疊變換的圖像壓縮方法

有效

• 申請號: 200910023085.4
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101583032A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 吳家驥;焦李成;邢艷;石光明;張向榮;王爽;公茂果;馬文萍;姜昆
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是涉及圖像壓縮方法，可用于在低碼率下用于實現低復雜度和低功耗圖像壓縮。

背景技術

圖像，作為信息含量最為豐富的信息載體，成為信息時代必不可少的要素之一。近年來，隨著視頻會議、可視電話、高清晰電視、遠程監控和遙感成像等技術的廣泛應用，圖像已成為人們生活中信息交流的主要載體，而高分辨率的圖像也被不同行業所需要。隨著成像技術的發展，許多設備已能夠提供高分辨率的數字圖像以滿足人們的要求，然而，分辨率的提高使圖像蘊含了更大的信息量，這對圖像壓縮提出了更高的要求。因此必須在保證一定圖像質量的前提下，用盡可能少的數據量來表示圖像。

近些年，武筱林、吳楓等人已嘗試用插值的方法去改進低碼率下的圖像壓縮并且在這方面取得了較好成果。他們的方法基本遵從這樣一模式：在編碼端對整幅圖像利用濾波或提升技術進行下采樣，得到一副低分辨率的圖像，對這幅低分率的圖像進行變換編碼，得到壓縮文件；而在解碼端，先解碼壓縮文件，重構低分辨率圖像，然后再利用插值來提高分辨率，得到解碼圖像。盡管這類方法已能夠在相對低的碼率下提高編碼性能，但仍有以下不足：一是由于此類方法是對整幅圖像，不管是平滑區域還是邊緣區域都進行下采樣，而在邊緣區域，鄰域之間的相關性很難被估計，因此，很難利用一般的插值方法上采樣出清晰的高分辨率圖，從而影響了解碼圖像的質量；二是由于此類方法使用了復雜度相當高的插值方法，所以不適合應用到一些對實時性、復雜度要求嚴格的設備中。

發明內容

本發明的目的在于克服上有技術的不足，提出一種基于自適應下采樣和交疊變換的圖像壓縮方法，以提高低碼率下圖像的壓縮性能，降低計算復雜度，滿足許多設備對實時性、低復雜度和低功耗的要求。

為實現上述目的，本發明的實現步驟包括如下：

(1)對原圖像進行DCT變換，用SPECK對變換后的圖像在當前碼率下預編碼，得到截止比特面的閾值，記為MT；

(2)把原圖分割成大小為32*32的塊，再對每一個塊做下面的判斷：

2a)對當前塊進行DCT變換，如果大于閾值MT的變換系數的個數不超過該塊中總系數個數的1.6％時，對該塊進行5/3小波變換，否則，不進行變換，并將該塊標記為0；

2b)對5/3小波變換后的塊的低頻子帶進行DCT變換，如果大于閾值MT的變換系數的個數仍不超過該低頻子帶中總系數個數的1.6％時，該32*32的塊被標記為1，否則，標記為0；

2c)將標記為1的塊視為平滑塊，對平滑塊進行5/3小波變換，舍去高頻子帶，保留低頻子帶作為下采樣的結果；

(3)對下采樣后的圖像先在DCT塊之間進行交疊變換，再對交疊變換后的圖像進行離散余弦變換，得到變換系數；

(4)對變換后的系數進行系數交織，得到低頻子帶DC和高頻子帶AC；

(5)對低頻子帶DC進行形狀自適應離散余弦變換，并對變換后的系數再次進行系數交織，將交織后的低頻子帶DC與高頻子帶AC合并，得到最終的變換系數；

(6)對最終的變換系數進行面向對象的SPECK編碼，并根據所要求的碼率舍去不重要信息，得到壓縮的比特流；

(7)在解碼端，根據傳輸的比特流解壓縮，得到最終的解碼圖像。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明由于采用自適應下采樣方法，只對圖像的平滑區域下采樣，解決了傳統的基于下采樣的圖像壓縮方法對邊緣區域重構質量不理想的問題。同時由于本發明在DCT塊之間進行了交疊變換，能有效消除由DCT變換引起的方塊效應，獲得較好的主觀視覺效果。此外由于本發明采用了復雜度小的插值方法，克服了傳統基于下采樣的圖像壓縮方法實時性差的缺點。

附圖說明

圖1是本發明的壓縮流程圖；

圖2是本發明的解壓縮流程圖；

圖3是本發明編碼前的操作結果圖；其中，

圖3(a)是自適應下采樣后的圖，

圖3(b)是系數交織后的圖，

圖3(c)是圖3(b)的低頻子帶DC的放大圖，

圖3(d)是經過SA-DCT變換后的DC子帶；

圖4是本發明利用5/3小波下采樣的示意圖；

圖5是本發明系數交織示意圖；其中，

圖5(a)是原始系數分布圖，

圖5(b)是交織后系數分布圖；

圖6是本發明與JPEG2000的重構圖像主觀視覺效果比較圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明的圖像壓縮過程如下：