[發(fā)明專利]JPEG_LS常規(guī)編碼硬件實現方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210198818.X
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102724506A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 雷杰;王舒瑤;李云松;王柯儼;張靜;賈超群;張毅;魏雯
• 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
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術領域

本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，更進一步涉及JPEG_LS(Joint?Photographic?Experts?Group-loSSleSS)圖像壓縮系統中一種高效低資源的常規(guī)編碼硬件實現方法。本發(fā)明以全流水結構完成圖像壓縮處理，可以優(yōu)化JPEG_LS常規(guī)編碼硬件實現結構，提高圖像處理速率，節(jié)省現場可編程門陣列的硬件資源，尤其適用于遙感圖像壓縮處理。

背景技術

JPEG_LS圖像壓縮方法廣泛應用于圖像壓縮領域，由于其常規(guī)編碼中的參數需要實時更新，更新時需要使用當前像素點計算出的誤差值，而計算誤差值時又要利用更新出的預測誤差修正參數，這種循環(huán)結構的出現，導致JPEG_LS常規(guī)編碼不易按流水結構實現。若在更新參數后再進行誤差運算，在計算誤差后會堆積大量的運算量，導致處理速度緩慢。

美國西門子醫(yī)療解決公司在其申請的專利“用于醫(yī)學圖像的基于快速JPEG_LS的壓縮方法”(專利申請?zhí)枺?00710141738，公開號：CN101132531A)中公開了一種基于醫(yī)學圖像的JPEG_LS快速壓縮方法。該方法提供圖像數據壓縮和重建技術優(yōu)化，通過在圖像數據壓縮之前創(chuàng)建數據結構，實現了在圖像數據壓縮期間對預計算的量化值存取。同時，通過執(zhí)行量化矢量到相應量化值的一對一映射，完成量化合并操作，其預測技術可以減輕相鄰像素點的噪聲對當前像素的影響。該專利申請存在的不足之處是：僅僅在量化和合并部分進行了優(yōu)化，計算誤差與更新參數部分的處理結構復雜，在更新參數后堆積大量需要處理的數據，致使處理速率緩慢，而且該方法專門應用于醫(yī)學圖像壓縮，沒有涉及到遙感圖像等的壓縮處理方法。

西安空間無線電技術研究所申請的專利“一種JPEG_LS圖像壓縮的碼率控制方法”(專利申請?zhí)枺?01010617932.2，公開號：CN102088602A)中公開了一種JPEG_LS的碼率控制方法。該專利申請通過實際碼率和目標碼率的累積偏差量，動態(tài)調整參數值的大小，從而使不同的圖像內容經過JPEG_LS壓縮后，都能以接近要求的碼率進行輸出。該方法將壓縮編碼模塊與碼率控制模塊組成反饋環(huán)路，對分割后的子圖自適應的調節(jié)參數值大小，其輸出碼流經過緩存控制模塊后以恒定碼率輸出。該專利申請存在的不足之處是：僅僅涉及JPEG_LS的壓縮碼率控制優(yōu)化實現，采用順序執(zhí)行方式，在獲得更新參數后進行誤差值計算，處理過程耗費大量的時鐘周期，沒有合理地安排每個時鐘周期處理的數據量，致使個別時鐘周期數據量過多，產生最差路徑，導致處理速率緩慢。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于JPEG_LS常規(guī)編碼的硬件實現方法。該方法通過引用反饋回路，將更新的參數實時反饋，根據每次反饋的預測誤差修正參數對預測中值進行預測與修正，對每個時鐘周期合理安排處理數據量，優(yōu)化最差路徑，提高處理速度。

為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是將更新的參數作為反饋數據，向更新操作以前的處理級反饋更新的參數。在更新操作前，分三步實現誤差的預測，第一步，獲得兩個像素點前的預測誤差參數，通過此參數，按照預測誤差參數的取值規(guī)律性，衍生出九種預測中值修正結果；第二步，獲得一個像素點前的預測誤差參數，按照預測誤差參數的取值規(guī)律性，選取三種預測中值修正結果，分別對預測中值修正結果進行誤差值運算；第三步，獲得上一個像素點的預測誤差參數，按照預測誤差參數的取值規(guī)律性，從三個預測中值修正結果中選取一個作為誤差值，實現預測過程。上述預測技術方案簡化了更新參數與計算誤差值之間的復雜結構，在預測誤差值的第二步進行了誤差值計算，合理地安排了每一個處理級的運算量，加快了處理速度。

本發(fā)明包括以下步驟：

(1)輸入像素點

1a)將需要壓縮的圖像像素點輸入到JPEG_LS編碼器中；

1b)按照當前像素點與其鄰近點的相應位置關系a、b、c、d，依次從隨機存儲器中讀出當前像素點的鄰近點及其對應位置關系的信息；

1c)將當前像素點的符號位信號輸入到JPEG_LS編碼器中；

1d)將需要壓縮的圖像參數更新使能信號輸入JPEG_LS編碼器中；

1e)將需要壓縮圖像的最大值信號輸入到JPEG_LS編碼器中；

1f)將需要壓縮圖像的誤差范圍修正值、誤差范圍上限值及下限值輸入到JPEG_LS編碼器中。

(2)獲取梯度值

2a)計算梯度：將鄰近點中的d值與b值相減，得到的結果記為梯度一，將b值與c值相減，得到的結果記為梯度二，將c值與a值相減，得到的結果記為梯度三；