[發明專利]一階差分前綴表示的圖像數據無損壓縮的編碼方法

無效

• 申請號: 201010565388.1
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102014283A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 高健;陳耀;宋奧;劉萬
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種一階差分前綴表示的圖像數據無損壓縮的編碼方法，屬于數字圖像無損壓縮技術領域。

背景技術

近年來，隨著多媒體技術和各種數字圖像通信技術的發展，人們對數字圖像在質量、大小和應用方面提出了更高的要求，希望能夠在保證質量的前提下用有限的空間和帶寬資源存儲與傳遞大幅圖像。但是數字化后的圖像占的空間是巨大的，單純依賴于提高計算機硬件和通信設施的性能來解決問題完全跟不上應用要求。因此，為了減輕數字圖像對存儲中介的要求，同時提高計算機的工作效率，對數字圖像數據進行壓縮使其能夠有效的處理、存儲和傳輸是非常有必要的。

圖像壓縮是指：在保證一定的圖像質量的前提下，減少原始圖像數據量的處理過程。圖像編碼是對圖像采用不同的表達方式來減小表示圖像所需的數據量，壓縮的理論基礎是信息論。

圖像壓縮的編碼方法分為兩類：無損壓縮和有損壓縮。常用的無損壓縮編碼技術有游程編碼、Huffman編碼、算術編碼和基于字典的LZW編碼等，無損壓縮在編碼過程中僅僅去除圖像中的冗余，圖像信息保證不丟失，可以完整的重建原始圖像，壓縮和解壓縮是一個可逆過程。采用無損壓縮，原始數據可由壓縮數據完全恢復出來，該方法由于受到不失真的影響，壓縮比要低于有損壓縮，但是在某些領域確實迫切需要的，例如醫學圖像、星空圖像，歷史檔案等，因此高性能的無損壓縮算法具有很大的理論意義和實用價值。有損壓縮允許在不影響圖像信息的前提下通過一定技術適當降低圖像的質量來獲取更高的壓縮效率，這種方法在解碼時無法完全恢復原有的圖像數據，有損編碼采取的編碼技術會帶來不可恢復的損失。

現有的壓縮編碼有：熵編碼、統計編碼、預測編碼等，并且出臺了基于DCT等技術的國際壓縮標準，如JPEG，MPEG，H.263等，它們都是以余弦變換（DCT）為基礎，對其變換的系數量化后，再進行游程編碼。然而隨著人們對這些傳統編碼方法的深入研究和應用，發現這些方法壓縮比低，壓縮效率不高。為了克服上述壓縮編碼方法的缺點，人們提出了幾種新的編碼方法：基于小波變換的壓縮方法、分形壓縮編碼等，但是這些壓縮編碼算法復雜，計算量大，而且需要采用專用的壓縮和解壓縮芯片，成本很高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的問題提出一種一階差分前綴表示的圖像數據無損壓縮的編碼方法，該方法編解碼簡單，壓縮效果好，壓縮效率高。

為達到上述目的，本發明的構思是：在圖像的任意一個局部區域內圖像像素值是漸變的，每一個像素點的值同它周圍的其他像素值大小相同或相近，將相鄰的圖像數據像素值相減，得到相鄰像素值的一階差分，統計相鄰像素值的一階差分中各一階差分出現的概率，對一階差分按概率重新由大到小排列，得到新的一階差分，然后，基于信息熵理論，對一階差分進行編碼，每個對應的編碼包含前綴和后綴兩個部分，前綴用000-111三位編碼表示，表示一階差分所屬的組號，同時表明后綴的位數，后綴表示差分在所屬組內的位置，其位數由前綴決定，如此依次編碼后，概率大的一階差分對應短碼，概率小的一階差分對應長碼，從而實現圖像數據的壓縮。

根據上述的發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種一階差分前綴表示的圖像數據無損壓縮的編碼方法，包括如下步驟：

(1)，對原始圖像數據進行預處理，將相鄰的圖像數據像素值相減，得到相鄰像素值的一階差分；

(2)，統計上述相鄰像素值的一階差分中各一階差分出現的概率，對一階差分按概率由大到小重新排序，得到新的一階差分以及原差分與按概率大小排序后差分一一對應的一階差分對應關系表；

(3)，對步驟(2)中得到的新的一階差分進行一階差分前綴表示編碼處理，編碼完成后生成前綴編碼表和后綴編碼表。

(4)，采用后綴派生法對步驟?(3)中后綴編碼進行降位處理；

(5)，采用二分法對步驟?(4)中的一次前綴編碼按位平面進行編碼處理。

上述步驟(1)中所述的對原始圖像數據進行預處理是指，對圖像進行橫向或縱向Z字型掃描讀取圖像數據，將相鄰的圖像數據像素值相減，得到相鄰像素值的一階差分，其中，以圖像相鄰像素值的平均差分絕對值作為圖像數據相關性的標準，確定橫向或縱向Z字型掃描讀取數據。其中平均差分絕對值計算式為：

????????????????????????????????????????????????????????????（1）

其中，表示圖像第i個像素點的像素值，M表示圖像相鄰像素點差分的總數。