[發明專利]一種基于圖像源特性的JPEG-LS圖像壓縮控制方法

有效

• 申請號: 201210303913.1
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102833549A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張海濤;孫文方;王元樂
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種圖像壓縮方法。

背景技術

JPEG-LS(Joint?Photographic?Expert?Group-Lossless?and?near?lossless)是聯合圖像專家組(Joint?Photographic?Experts?Group)制定的一種圖像無損、近無損壓縮的國際標準，是當今無損、近無損壓縮領域性能最優的算法。將其運用到遙感衛星圖像的無損、近無損壓縮取得了良好的效果，無損壓縮比高于一般性能較強的自適應算術編碼算法。JPEG-LS核心算法是采納自HP實驗室提供的LOCO-I壓縮方案，主要使用了預測、游程長度編碼和預測誤差Golomb熵編碼等技術。由于其結構簡單，復雜性低，易于硬件實現，低倍率壓縮性能優良等特點而十分適合于星載遙感圖像壓縮。

在衛星遙感應用中，JPEG-LS算法雖然能夠實現在同等復雜度下幾乎最優的壓縮性能，但是由于其輸出的碼流具有比較大的波動性，所以輸出的碼率不可預測。在編碼圖像的傳輸中，由于信道帶寬的限制，編碼器輸出的碼率必須能夠與信道碼率相匹配，才能實現圖像數據的可靠傳輸。否則過高的輸出碼率會造成數據溢出，影響解壓縮恢復圖像的質量。而過低的碼率將造成信道浪費。

圖像的動態范圍(Dynamic?Range)是指圖像的最明亮區域與最暗區域的光亮度對比度。高動態范圍(High?Dynamic?Range)圖像是指圖像中像素樣點值的動態范圍遍歷最亮區域與最暗區域。當高動態圖像中存在低灰度平坦區域，且該區域使用游長模式進行處理時，解壓縮圖像將出現不規則條紋現象，從而影響解壓縮圖像的主觀質量。

JPEG-LS算法中誤差控制參數NEAR值的大小影響著圖像壓縮中圖像的信息丟失程度，控制著圖像壓縮比和圖像壓縮質量。結合待壓縮圖像源特性(圖像相關信息)，調整誤差控制參數NEAR值的大小實現圖像壓縮過程中碼率與圖像質量的控制具有重要的現實意義。

國內外關于控制JPEG-LS壓縮碼率的文獻很多，但是都沒有涉及使用圖像源特性實現碼率控制與圖像質量控制的方法。例如，國防科技大學杜奇才碩士學位論文《帶碼率控制的近無損圖像壓縮及其FPGA實現》一文提出了一種使用三種誤差控制值對圖像中的三種特殊區域進行編碼從而實現圖像質量控制的方法，該文在論文正文的26頁分析了上述算法性能，該方法較復雜。其他的文獻主要關注JPEG-LS壓縮碼率的控制，并沒有解決低灰度區域解壓縮恢復圖像中存在不規則條紋的問題。

專利申請號為CN201010617932.2，名稱為《一種JPEG-LS圖像壓縮的碼率控制方法》的中國專利公開了一種通過實際碼率和目標碼率的累計偏差量，動態調整參數NEAR值的大小，從而使不同的圖像內容經過JPEG-LS壓縮后以接近要求的碼率進行輸出的方法，但該方法并沒有使用圖像源特性解決低灰度區域解壓縮恢復圖像中存在不規則條紋的問題。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種利用源圖像特性，在待壓縮圖像緩存操作過程中對圖像進行預處理，分析圖像是否具有低灰度平坦區域，并限制具有該區域的圖像壓縮使用的誤差控制參數NEAR的范圍，從而有效控制解壓縮圖像中出現不規則條紋的概率，實現對壓縮圖像質量控制的方法。

本發明的技術解決方案是：一種基于圖像源特性的JPEG-LS圖像壓縮控制方法，步驟如下：

(1)設定當前待處理圖像的JPEG-LS壓縮誤差控制參數為NEAR并初始化為0，前一幅圖像的JPEG-LS壓縮誤差控制參數為PNEAR并初始化為0；

(2)設定當前待處理圖像的當前圖像行中的低灰度平坦區域的起始像素點位置為Start、結束位置為End并分別初始化為0，設定當前待處理圖像上一圖像行中的低灰度平坦區域的起始像素點位置為PStart、結束位置為PEnd并分別初始化為0；設定當前待處理圖像的低灰度平坦區域的高度為Heigh并初始化為0；設定上一幅圖像經JPEG-LS壓縮后的碼流量為A并初始化為0，設定壓縮比確定后當前待處理圖像的期望壓縮碼流量為B；設定像素點的上下文模型值為Ra、Rb、Rc、Rd并分別初始化為0；游長長度Runcnt初始化為0；

(3)當前待處理圖像的當前圖像行中的當前像素樣點值Ix，按照JPEG-LS標準更新該像素樣點的上下文模型值Ra、Rb、Rc、Rd，并計算D1＝|Rd-Rb|、D2＝|Rb-Rc|、D3＝|Rc-Ra|；