[發(fā)明專利]一種基于JPEG-LS幀間擴展的三維聲納圖像序列無損壓縮方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210122046.1
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102685498A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳朋;汪磊;朱威;鄭雅羽;王則浪;俞立
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;G01S15/89
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發(fā)明涉及數字圖像編碼領域、海底三維聲納圖像技術，具體涉及一種三維聲納圖像序列無損壓縮方法。

背景技術

三維成像聲納系統(tǒng)是一種能對水中的目標進行實時成像的探測系統(tǒng)。三維聲納圖像的每一個像素點都包括位置分量及反射信號強度分量，其中位置分量即直角坐標系的X，Y，Z分量，而反射信號強度分量表示該像素點的反射信號的強度，用I表示。當前實時高分辨率的相控陣三維成像聲納系統(tǒng)面臨兩個主要問題(見A?Trucco，M?Palmese，S?Repetto.Devising?an?affordable?sonar?system?for?underwater?3-D?vision，即“設計一套低成本的水下三維聲納視覺系統(tǒng)”，IEEE?Transactions?on?Instrumentation?and?Measurement，vol.57，no.10，pp.2348-2354，2008)：1)硬件系統(tǒng)復雜，即系統(tǒng)需要大量的前端信號處理通道，包括大量換能器以及與其相關的模擬信號的濾波、放大、采樣和數字信號處理等硬件電路，從而導致系統(tǒng)體積和功耗都偏大；2)巨額的計算量及高通信數據帶寬需求，即采用波束形成算法來計算上萬個波束方向強度信號所需乘累加的計算量及傳輸三維圖像所需的數據帶寬。對圖像進行壓縮后再傳輸，可以有效地解決三維圖像的傳輸所需的數據帶寬較大的問題。圖像的壓縮主要分為有損壓縮和無損壓縮兩種方法。有損壓縮也稱為不可逆編碼，是指解壓后的圖像與壓縮前的原圖像相比，存在一定程度上的失真。無損壓縮也稱為可逆編碼，即解壓后的圖像與原圖像完全一致。由于三維成像聲納系統(tǒng)一方面獲取圖像的代價較高，另一方面獲取的圖像數據本身也很重要，對于數據分析處理來說，需要確保目標區(qū)域觀測數據中的重要信息不受損傷，數據的準確可靠和完全無失真顯得較為重要，所以對三維成像聲納系統(tǒng)獲取的圖像理應采取無損壓縮。JPEG-LS是ITU(International?Telecommunication?Union)于1998年制定的針對圖像無損與近無損壓縮的標準，主要采用了幀內預測結合Golomb-Rice熵編碼的方法實現數據的壓縮(見ITU-T?T.87，Lossless?and?Near-lossless?Compression?of?Continuous-tone?Still?Images，即“針對靜態(tài)連續(xù)圖像的無損與近無損壓縮”，ITU-T?Recommendation?T.87，1998)。JPEG-LS對單幀圖像具有較好的壓縮性能，但是如果將JPEG-LS直接用于三維聲納圖像序列的無損壓縮，壓縮效果并不理想，因為三維聲納圖像序列的前后幀之間具有很大的相關性，而JEPG-LS并沒有對圖像的幀間冗余信息進行壓縮。

發(fā)明內容

為了克服現有的JPEG-LS直接用于聲納圖像序列無損壓縮技術的沒有消除圖像幀間冗余信息的不足，本發(fā)明提供了一種引入圖像幀間信息并保證良好壓縮率的基于JPEG-LS幀間擴展的三維聲納圖像序列無損壓縮方法。

為了解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種基于JPEG-LS幀間擴展的三維聲納圖像序列無損壓縮方法，所述壓縮方法包括以下步驟：

(1)輸入一幀待壓縮聲納圖像數據

(2)根據輸入的聲納圖像的水平和豎直分辨率，將聲納圖像分為1-16塊

根據輸入的聲納圖像的水平和豎直分辨率，將聲納圖像按式(I)分為1-16塊，并按水平方向依次標記為1-16。其中若圖像的水平分辨率和豎直分辨率能被將要分割的塊數整除，則每小塊圖像的分辨率都等于width/block?w或height/block?h，若不能整除，則前幾塊圖像的分辨率等于width/block_w或height/block_h，水平或豎直最后一塊圖像的分辨率為width/block?w加上width除以block?w的余數或者height除以block?h的余數。舉例來說，若輸入聲納圖像的水平分辨率為65，豎直分辨率為65，則該圖像block?w等于2，blcok?h等于2，block等于4，其中第1塊分辨率為32*32，第2塊為33*32，第3塊為32*33，第4塊為33*33。