[發明專利]一種基于JPEG-LS算法的多路壓縮內核并行編碼的控制方法

有效

• 申請號: 201210315057.1
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102801981A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王元樂;張海濤;楊新權;孫文方;雷珺琳
• 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;H04N7/32
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種基于JPEG-LS算法的的并行壓縮控制方法，屬于圖像壓縮技術領域。

背景技術

隨著科學技術的發展，在圖像處理領域中，需要處理的數據量越來越大，提高圖像處理的速度成為一個巨大的挑戰；如何用最少的時間開銷和最小的空間開銷來完成圖像傳輸的處理，是該領域的關鍵點。

通過采用高壓縮比的圖像壓縮算法，或者采用并行壓縮方案均可以提高處理速度。當采用高壓縮比的圖像壓縮算法時，現有算法的失真度往往不能滿足遙感圖像的特殊性要求；目前，遙感圖像的壓縮算法優選無損、近無損壓縮，JPEG-LS算法就是其中之一。與此同時，隨著高性能并行處理系統的發展，開發圖像并行處理技術，可以為提高圖像處理速度提供更廣闊的發展空間。

JPEG-LS是聯合圖像專家組制定的一種圖像無損、近無損壓縮的國際標準，將其應用到遙感圖像的無損、近無損壓縮取得了良好的效果，十分適合于遙感圖像壓縮；其核心算法是采納自HP(惠普)實驗室提供的LOCO-I壓縮方案，主要使用了預測誤差Golomb熵編碼和游長長度編碼等技術。

其中，JPEG-LS標準算法中規定了Near、Range、qbpp、LIMIT、T1、T2、T3等相關參數，Near表示點像素誤差，Range表示ErrVal編碼時鉗位值(ErrVal是編碼過程產生的變量)，qbpp＝ceiling(log₂Range)，LIMIT表示限制輸出碼流大小，T1、T2、T3表示梯度量化的閾值。

其中，JPEG-LS壓縮內核的編碼過程分為兩種模式進行，正常模式編碼和游長模式編碼。編碼過程中，通過因果模板進行模式選擇。當模式切換進入正常編碼模式，僅僅對該像素樣點做完映射誤差編碼后，即已做完正常編碼模式后跳出該模式，進入循環，重新計算梯度，并且選擇編碼模式。當模式切換進入游長編碼模式，對后續像素樣點的掃描編碼不再按照先計算梯度矢量，然后判斷是否進入平坦區域，而是判斷待編碼像素I_x與其左邊鄰域像素的重建值Ra的差值與Near的關系；如果差值≤Near，則繼續進行游長編碼模式并對當前像素編碼；如果差值＞Near，則做完游長長度編碼后跳出游長模式。

總之，可以通過研究基于JPEG-LS圖像壓縮算法的并行處理方案，以提高圖像壓縮的處理速度，同時也可以滿足遙感圖像的特殊性要求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，針對JPEG-LS圖像壓縮標準實現時，吞吐率和處理速度不能滿足實時需求，本發明提出了一種基于JPEG-LS標準算法的多路壓縮內核的并行編碼的控制方法，在現有基礎上快速方便地完成對圖像壓縮高吞吐率的需求，該控制方法能夠實現高速高效遙感圖像壓縮，具有非常好的系統擴展性。其硬件實現簡單，控制有效，FPGA資源有效利用率較高，系統吞吐率和壓縮處理速度幾乎提高了N倍，為后續使用JPEG-LS算法提供了優勢，在未來的圖像壓縮領域具有廣闊的應用前景。

本發明的技術方案如下：一種基于JPEG-LS算法的多路壓縮內核并行編碼的控制方法，實現步驟如下：

第一步：將圖像源送來的源圖像按照同樣的大小進行子圖像劃分，并按源圖像中各個像素的排列順序，依次送出各個像素。即接收行長為H的源圖像，將源圖像分為N個R行和C列的子圖像，并在子圖像劃分后，按源圖像中各個像素的排列順序，先送出每行的第一個像素，再送出每行的第二個像素，直到送出每行的最后一個像素，一直按照這樣的順序，一行接著一行送出像素至第二步；每個子圖像對應一個存儲深度不小于D的FIFO：Ix_FIFO和一個JPEG-LS壓縮內核；其中H＝N＊C，D＝C；C為所選取的子圖像的列，C在編碼源圖像的過程中為固定常數，C一般選取整數且

第二步：初始化N路JPEG-LS壓縮內核的相關參數，所述相關參數為Near、Range、qbpp、LIMIT、T1、T2、T3等，這些參數主要用來初始化壓縮內核，在N路壓縮內核啟動之前需要完成。如果首次編碼源圖像，需要在源圖像幀起始之前已初始化N路JPEG-LS壓縮內核的相關參數；如果首次之后編碼源圖像，需要根據第九步“一幀源圖像編碼結束”的反饋信號來初始化N路JPEG-LS壓縮內核；保證每一個子圖像編碼前完成初始化對應的JPEG-LS壓縮內核的相關參數；

第三步：接收子圖像劃分后的源圖像，判斷接收的當前像素屬于的哪一個子圖像，同時將接收的當前像素寫入與該子圖像對應的Ix_FIFO中；