[發明專利]基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法及裝置

有效

• 申請號: 201210298787.5
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102833546A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 任國強;孫健;李其虎;徐永剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

1.一種基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法，所述方法的壓縮步驟如下：

步驟S1：利用硬件描述語言在現場可編程邏輯器件中設計出CCD相機數據采集模塊，利用CCD相機時鐘對CCD相機數據進行采集，并進行時鐘域轉換，以編碼時鐘輸出采集到的圖像數據；

步驟S2：利用硬件描述語言在現場可編程邏輯器件設計出3級二維5/3小波變換的智能特性核；對數據采集模塊輸出的圖像數據進行3級小波變換，得到各級并行輸出的子帶數據；

步驟S3：將各級并行輸出的子帶數據轉換成一個各級子帶交織的串行數據流；利用硬件描述語言在現場可編程邏輯器件上設計子帶交織最優量化器，子帶交織最優量化器對子帶交織的串行數據流進行量化，得到小波變換后各個子帶的量化數據；

步驟S4：利用硬件描述語言在現場可編程器件上實現JPEG?LS算法的預測器，預測器對小波變換后各個子帶的量化數據中的小波最低頻子帶數據進行預測，用以去除量化后的小波最低頻子帶數據之間的相關性，獲得低頻預測后的子帶數據；

步驟S5：采用自適應0游程編碼對量化數據和低頻預測后的數據進行游程編碼，得到自適應0游程編碼后的數據，并將自適應0游程編碼在現場可編程器件上實現；

步驟S6：采用查找表和直接取位操作的方式在現場可編程器件上實現指數哥倫布編碼器，對自適應0游程編碼后的數據進行指數哥倫布編碼處理，得到采集圖像數據壓縮編碼的碼流。

2.根據權利要求1所述的基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法，其特征在于，對各級并行輸出的子帶數據轉換是按一級、二級和三級變換的順序的轉換，每一級并行輸出的子帶數據按HL子帶數據、LH子帶數據、HH子帶數據和LL子帶數據的順序輸出，得到各個子帶交織的串行的數據流。

3.根據權利要求1所述的基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法，其特征在于，整個壓縮過程不需要使用任何片外存儲單元對小波變換后的各級并行輸出的子帶數據進行緩存，小波變換一有并行輸出的子帶數據，就及時得對并行輸出的子帶數據進行量化、自適應0游程編碼和指數哥倫布編碼，在小波變換結束后的100個編碼周期內，就能完成整個圖像的編碼過程。

4.根據權利要求1所述的基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法，其特征在于，現場可編程邏輯器件中的整個壓縮模塊達到350MSPS的壓縮速度。

5.根據權利要求1所述的基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法，其特征在于，指數哥倫布編碼器使用查找表來實現首1檢測，采用直接取位操作的方式，完成指數哥倫布編碼的核心操作。

6.一種利用權利要求1所述基于小波子帶交織最優量化的高速圖像壓縮方法的壓縮裝置，其特征在于：所述壓縮裝置包括CCD相機、現場可編程邏輯器件、片外存儲器和計算機，所述現場可編程器件包括圖像壓縮模塊內嵌數據采集模塊、本地端口接口、多端口存儲器控制器、內嵌入式處理器、以太網核和PLB4.6總線；其中：

CCD相機通過相機口與現場可編程邏輯器件相連，向現場可編程邏輯器件輸入CCD圖像數據；

現場可編程邏輯器件中的圖像壓縮模塊接收到內嵌入式處理器發出的啟動信號后開始工作，實現對CCD相機數據的采集、3級二維5/3小波變換、子帶交織最優量化、JPEG_LS預測、自適應0游程編碼和指數哥倫布編碼，得到CCD相機數據的最終碼流，并輸入到本地端口接口中，同時向內嵌入式處理器發出一幀圖像結束信號；

本地端口接口接收到內嵌入式處理器發出的片外存儲器起始地址，寫入片外存儲器的數據寬度，一次寫入多少數據以及寫命令信號后，將圖像壓縮模塊輸入的碼流數據，連同內嵌入式處理器發出的控制信號一同輸入到多端口存儲器控制器的PIM接口；

多端口存儲器控制器將接收到的碼流數據寫入片外存儲器的規定位置中，同樣，多端口存儲器控制器也能夠將片外存儲器中指定地址的數據讀出來，輸入到PLB4.6總線上；

當內嵌入式處理器接收到來自圖像壓縮模塊的一幀圖像的結束信號后，開啟以太網核，并將片外存儲器指定空間的數據通過PLB4.6總線、內嵌入式處理器和輸入到以太網核的局部接口上；

以太網核將接收到的數據通過網口發送到計算機上；

計算機對接收的碼流進行解碼顯示。