[發明專利]一種基于三維離散小波變換的多剖面醫學圖像壓縮方法

有效

• 申請號: 202110258764.0
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112995637B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 朱江;劉芷伊;李建奇
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04N13/161
• 分類號: H04N13/161;H04N19/122;H04N19/124;H04N19/64
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1.一種基于三維離散小波變換的多剖面醫學圖像壓縮方法，至少包含以下幾個步驟：

S100.讀取2^l張多剖面醫學圖像圖源，其中l∈N₊；將所有圖像轉換為灰度圖像，大小設定為2^m×2ⁿ，其中m，n∈N₊；將變換后的圖像儲存到同一矩陣中，得到大小為2^m×2ⁿ×2^l的三維圖像數據矩陣Image，對Image進行p層三維離散小波變換，其中p≤min(m，n，l)，最終得到(7×p)+1個一維子帶：LLL_p、LLH_x、HLL_x、HLH_x、LHL_x、LHH_x、HHL_x、HHH_x，其中(x＝1，2，...，p)，三維離散小波變換的具體實現為三個一維小波變換組合；

其中，S100包括S110-S130：

S110.對輸入大小為2^m×2ⁿ×2^l的圖像數據第k個通道第j列的所有行取出一維數據S_i，j，k，進行一維離散小波變換，其中i∈(1，2^m)，j∈(1，2ⁿ)，k∈(1，2^l)，得到子帶L、H；

S120.分別對L、H的第k個通道第i行的所有列取出一維數據S_i，j，k，其中i∈(1，2^m-1)，j∈(1，2ⁿ)，k∈(1，2^l)，執行一維離散小波變換，得到次子帶LL、LH、HL、HH；

S130.對LL、LH、HL、HH的第i行第j列的所有通道取出一維數據S_i，j，k，其中i∈(1，2^m-1)，j∈(1，2^n-1)，k∈(1，2^l)，執行一維離散小波變換，得到最終子帶LLL₁、LLH₁、HLL₁、HLH₁、LHL₁、LHH₁、HHL₁、HHH₁，其中LLL₁，進入下一層三維離散小波變換。

S200.遵循小波樹的結構規律對S100中獲得的所有子帶進行空間上的拼接操作，其中低頻子帶集中在左上角，高頻子帶集中在右下角，得到大小為2^m×2ⁿ×2^l的小波系數矩陣MAT；層間頻率T遵循的規律為T_{第x層子帶}＜T_{第x-1層子帶}，子帶頻率t遵循的規律為t_LLL＜t_LLH＜t_LHL＜t_LHH＜t_HHLL＜t_HLH＜t_HHL＜t_HHH；

S300.對小波系數矩陣MAT進行三維嵌入式零樹結合游程編碼，獲得最終壓縮編碼數據流；

其中，S300包括S310-S380：

S310.對系數矩陣MAT進行三維MORTON掃描，子帶內部執行二維MORON掃描，將MAT轉換為一維系數序列，子帶間掃描順序為LLL、HLL、LHL、HHL、LLH、HLH、LHH、HHH；

S320.設定編碼次數E，解碼次數D；

S330.求出初始閾值其中max為MAT中最大值，得到閾值列表T＝{T₀，T₁，...，T_E}，其中

S340.主掃描對S310輸出的一維系數序列的每一個元素類型進行判斷，輸出“P”(正重要系數)、“N”(負重要系數)、“T”(零樹)、“Z”(孤立零)四種符號類型，并將判斷結果存入列表CodeList；其中，P表示元素絕對值大于當前閾值，且大于0的系數；N表示元素絕對值大于當前閾值，但小于0的系數；T表示元素小于當前閾值，且其子代均為非重要系數的系數；Z表示元素小于當前閾值，但其子代里有重要系數的系數；每完成一次主掃描編碼都需要更新掃描列表、重要系數列表、已掃描列表；

S350.構造數目為N＝[2T(0)-T(d)]/T(d)的量化器，其中，第n個量化器中儲存值的為A＝T(d)*(n+0.25)和B＝T(d)*(n+0.75)，分別用“0”和“1”表示，式中，T(0)為初始閾值，T(d)為當前閾值；

S360.進行輔掃描：首先確定重要系數所選擇的量化器，量化器的編號記為rl，定義如下

rl＝floor(imprtvalue(y)/T(d)) (4)

其中，imprtvalue(y)表示第y個重要系數，

用重要系數減去量化器起始值rl*T(d)，再與當前閾值T(d)的二分之一相比較，大于則選擇量化值B，輸出量化符號″1″，否則選擇A，輸出量化符號″0”，將判斷的量化結果存入列表QuantiFlagList；

S370.主掃描輸出系數類型列表CodeList和輔掃描輸出量化符號列表QuantiFlagList；

S380.把CodeList、QuantiFlagList轉換為一維數組，分別進行游程編碼，輸出最終編碼數據流。