[發(fā)明專利]基于W-Z結(jié)構(gòu)的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210575816.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103067708A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程永強(qiáng);郝潤(rùn)芳;韓俊萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/30
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及貝爾模板數(shù)字圖像壓縮技術(shù)，具體是一種基于W-Z結(jié)構(gòu)的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法。

背景技術(shù)

貝爾模板圖像傳感器被廣泛地應(yīng)用在數(shù)字成像設(shè)備中（如數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)等）。因存儲(chǔ)和通信傳輸?shù)男枰芯扛痈咝У呢悹柲０鍞?shù)字圖像壓縮編解碼方法顯得尤其重要。在絕大多數(shù)的壓縮編碼方案中，一般先把貝爾圖像的三個(gè)基色分量進(jìn)行結(jié)構(gòu)分離和轉(zhuǎn)換，分離后的各分量由JPEG、JPEG2000等算法單獨(dú)壓縮編碼。這些算法也存在一些問題，如各分量的量化器未能進(jìn)行全局優(yōu)化，在通信過程中，信道編碼與熵編碼各自獨(dú)立工作，率失真性能還有進(jìn)一步提升的空間。

因此，有必要發(fā)明一種新的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法存在的量化器設(shè)計(jì)未進(jìn)行全局優(yōu)化、率失真性能有待提高等問題，提供了一種基于W-Z結(jié)構(gòu)的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于Wyner-Ziv（W-Z）結(jié)構(gòu)的貝爾模板數(shù)字圖像編解碼方法，包括如下步驟：

（Ⅰ）將一幀貝爾模板數(shù)字圖像經(jīng)過色空間分離轉(zhuǎn)換為四個(gè)分量圖像：對(duì)每個(gè)貝爾模板中的像素進(jìn)行色空間轉(zhuǎn)換，把原始的綠色像素值置換為亮度分量Y₁、Y₂，原始紅藍(lán)色像素值置換為色差分量C_r、C_b，然后分別把亮度分量Y₁、Y₂和色差分量C_r、C_b分離后同類合并為矩形的兩個(gè)亮度分量圖像A、B和兩個(gè)色差分量圖像C、D；所述四個(gè)分量圖像的大小均為原始一幀圖像的1/4；

（Ⅱ）令貝爾模板的亮度平均分量Y為邊信息，令邊信息Y是每個(gè)貝爾模板中亮度分量Y₁、Y₂的算術(shù)平均值，即Y=（Y₁+Y₂）/2；然后，對(duì)邊信息Y利用近無(wú)損JPEG-LS對(duì)其編解碼，并在解碼端得到邊信息Y的估計(jì)值作為解碼端邊信息（用于S-W解碼和量化系數(shù)的重構(gòu)）；

（Ⅲ）對(duì)亮度分量圖像A或B、色差分量圖像C、D分別采用基于W-Z（Wyner-Ziv）結(jié)構(gòu)的三通道編解碼器進(jìn)行獨(dú)立編解碼，所述每個(gè)W-Z結(jié)構(gòu)的通道編解碼器均由離散余弦變換（DCT）、量化器、S-W（Slepian-Wolf）編碼器、S-W（Slepian-Wolf）解碼器、反量化器、離散余弦反變換（IDCT）構(gòu)成；具體過程如下：首先將亮度分量圖像A或B和色差分量圖像C、D進(jìn)行離散余弦變換，得到各自的DC系數(shù)和帶符號(hào)的AC系數(shù)；然后將各自無(wú)符號(hào)的AC系數(shù)經(jīng)過各自的量化器后送至S-W編碼器，通過信道后，在解碼端邊信息的條件下，依次通過S-W解碼器的解碼及各自反量化器的反量化后，得到各自無(wú)符號(hào)的AC系數(shù)的估計(jì)值；將各自的DC系數(shù)及AC系數(shù)的符號(hào)分別經(jīng)過各自編碼、解碼通道，得到DC系數(shù)及AC系數(shù)的符號(hào)的估計(jì)值；之后將各自的DC系數(shù)和帶符號(hào)AC系數(shù)的估計(jì)值經(jīng)離散余弦反變換后得到三個(gè)分量圖像中各個(gè)分量的估計(jì)值，即或、、；

（Ⅳ）已知解碼端的亮度分量估計(jì)值或，根據(jù)Y=(Y₁+Y₂)/2，有成立，那么可得到解碼端的亮度分量估計(jì)值或；

（Ⅴ）由解碼端得到的各自分量估計(jì)值、、、經(jīng)色空間逆轉(zhuǎn)換后，得到原始貝爾模板數(shù)字圖像中每個(gè)像素的估計(jì)值，從而完成一幀貝爾模板數(shù)字圖像的編解碼工作。

運(yùn)用上述方法把一幀貝爾模板數(shù)字圖像分離為亮度分量圖像A、B和色差分量圖像C、D，基于Wyner-Ziv分布式結(jié)構(gòu)，采用了S-W信道編解碼技術(shù)，分別對(duì)各分量圖像實(shí)現(xiàn)信源信道聯(lián)合編碼，在解碼端，以邊信息作為參考信息，通過S-W解碼和量化系數(shù)重構(gòu)，重構(gòu)出無(wú)符號(hào)AC系數(shù)，把計(jì)算復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到解碼端，降低了編碼端的計(jì)算復(fù)雜度。

貝爾模板數(shù)字圖像全部經(jīng)DCT變換后的DC系數(shù)按照變換塊的次序構(gòu)成一幅子圖，由無(wú)損JPEG-LS編解碼，AC系數(shù)符號(hào)的編解碼由系數(shù)符號(hào)編解碼方法實(shí)現(xiàn)。所述系數(shù)符號(hào)編解碼方法見文獻(xiàn)：Bazhyna?A.?“Image?compression?in?digital?cameras?”[D].?[PhD?Thesis],?Tampere?University?of?Technology,2009.