[發(fā)明專利]基于三維矩陣WDCT變換的彩色半調(diào)圖像壓縮方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410007576.0
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103763566A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔月萍;高黃瑋;路婷婷;張曉杰;代冰輝;雷紅濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: H04N19/62
• 分類號: H04N19/62;H04N19/186;H04N19/625;H04N19/93;H04N19/122;H04N19/88
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的圖像壓縮方法，具體涉及一種彩色半調(diào)圖像經(jīng)顏色空間轉(zhuǎn)換及WDCT變換后，統(tǒng)計系數(shù)長游程掃描規(guī)律再進行壓縮的方法，可支持遠程打印、傳真過程中彩色半調(diào)圖像的壓縮。

技術(shù)背景

在彩色半調(diào)圖像遠程打印、傳真過程中，為減少圖像存檔所需的存儲空間、縮短傳輸時間，有效解決傳輸效率和有限帶寬之間的矛盾，需要對彩色半調(diào)圖像進行壓縮。

目前彩色半調(diào)圖像的壓縮技術(shù)主要有分顏色通道基于模板的壓縮算法和矢量壓縮算法。2008年，樸成范等人在專利“對半色調(diào)圖像編碼和解碼的方法和設(shè)備”[P]中提出一種針對CMYK顏色空間下的點聚簇類有序抖動彩色半調(diào)圖像的壓縮方法。該方法針對彩色半調(diào)圖像各顏色通道的特性設(shè)計了相應的模板，并采用分通道方式進行算術(shù)編碼，解壓時需附帶模板信息。2009年，樸成范等人又在文獻“Sung-Bum?Park(樸成范),Woo-Sung?Shim,et?al.Novel?context?template?design?scheme?for?lossless?color?halftone?image?compression[C].Proc.of?SPIE-IS&T?Electronic?Imaging,”中改進了之前的模板。算法主要思想是對每個像素的相鄰區(qū)域進行線性采樣，并用線性采樣特征和兩個約束條件構(gòu)成模板，然后分通道進行算術(shù)編碼，編碼效率較JBIG標準有所提高。以上這兩種方法計算復雜度高，沒有去除彩色半調(diào)圖像各通道間的相關(guān)性，且只適用于CMYK顏色空間下的點聚簇類有序抖動彩色半調(diào)圖像。2012年，曹慧敏在文獻“曹慧敏.灰度和彩色半調(diào)圖像無損壓縮算法研究[D].西安：西安建筑科技大學，2012”中提出將彩色半調(diào)圖像作為一個整體進行壓縮的方法。其基本思想是將彩色半調(diào)圖像的RGB三分量作為一個矢量，每八個連續(xù)的矢量作為一個編碼單元，根據(jù)R、G、B三個分量中的元素取值情況將待編碼矢量塊劃分為純色塊和混色塊，最終采用Huffman編碼法進行壓縮編碼。這種壓縮方法與圖像內(nèi)容和半調(diào)類型關(guān)系密切，圖像內(nèi)容和半調(diào)類型不同，則壓縮比差異較大，尤其是它應用于誤差分散類半調(diào)圖像時，甚至會出現(xiàn)數(shù)據(jù)膨脹現(xiàn)象。

綜上所述，樸成范等人提出的分通道彩色半調(diào)圖像壓縮方法雖然能實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，但未考慮通道間的相關(guān)性，其本質(zhì)還是灰度半調(diào)圖像壓縮方法的擴展，且僅適用于點聚簇類有序抖動彩色半調(diào)圖像，適用范圍窄。曹慧敏提出的矢量化彩色半調(diào)圖像壓縮算法復雜度低，考慮了彩色通道間的相關(guān)性，但未考慮消減像素間的相關(guān)性，且只能對有序抖動類彩色半調(diào)圖像進行有限的壓縮，對誤差分散類彩色半調(diào)圖像壓縮時，還可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)膨脹現(xiàn)象，達不到圖像壓縮的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有彩色半調(diào)圖像壓縮方法的不足，提出一種基于三維矩陣WDCT變換的彩色半調(diào)圖像壓縮新方法，它通過三維矩陣WDCT變換，既消除了通道間的相關(guān)性，又消減了像素間的冗余，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計并生成了變換后系數(shù)的長游程位置掃描規(guī)律，將系數(shù)相同的像素排在一起，增大了游程長度，使RLH編碼方法可以揚其所長，數(shù)據(jù)壓縮比大大提高，且算法復雜度低。此外，本發(fā)明不受圖像內(nèi)容及其顏色表示空間、半調(diào)方法的限制，適用范圍廣。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)任務，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

（1）對輸入的彩色半調(diào)圖像進行顏色空間轉(zhuǎn)換：將輸入的彩色半調(diào)圖像轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr顏色空間，其中，亮度分量Y、色差分量Cb、Cr的取值范圍均為[0,255]；

（2）對YCbCr顏色空間的圖像進行WDCT正變換：

①對YCbCr顏色空間的圖像做分塊；

②對分塊子圖集做WDCT正變換，得到變換系數(shù)并采用JPEG量化表進行量化；

（3）建立各通道的WDCT系數(shù)長游程位置掃描規(guī)律：對量化后的WDCT系數(shù)進行分通道統(tǒng)計，建立各通道量化系數(shù)的長游程位置掃描規(guī)律；

（4）對量化后的WDCT系數(shù)重新排序：根據(jù)建立的各通道長游程系數(shù)掃描規(guī)律，分通道重排各子圖集的WDCT系數(shù)；

（5）對重排后的系數(shù)做RLH編碼：

①對重排后的系數(shù)做游程統(tǒng)計；

②以游程信息作為Huffman編碼的信源，進行RLH編碼，形成圖像的編碼數(shù)據(jù)；

（6）構(gòu)造壓縮數(shù)據(jù)形成輸出碼流：

①將圖像分塊的尺度參數(shù)作為壓縮信息的第一部分數(shù)據(jù)，為其分配一個字節(jié)的碼流；

②將塊內(nèi)的各通道長游程位置掃描規(guī)律描述參數(shù)作為壓縮信息的第二部分數(shù)據(jù)，為其分配的存儲空間大小由分塊的尺度參數(shù)、顏色通道數(shù)確定；