一種優(yōu)化的小波變換圖像壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字圖像壓縮技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)化的小波變換圖像壓縮方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像在現(xiàn)代多媒體技術(shù)中具有重要的地位，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，數(shù)字化的圖像信息相比較于模擬圖像更加便于傳輸、存儲。尤其是近年來無論是商業(yè)領(lǐng)域、還是軍事用途對圖像分辨率的要求日益增加，高清圖像(FHD 1080P)、超高強(qiáng)圖像(UHD 4K電視等)的應(yīng)用與日倶增，給用戶帶來高清視覺體驗的同時，巨大的數(shù)據(jù)量為傳輸帶寬、存儲容量提出了更高的要求，因此有必要對圖像進(jìn)行壓縮處理，最大限度的壓縮數(shù)據(jù)量，使其便于信道傳輸和介質(zhì)存儲。
[0003]目前靜態(tài)圖像壓縮的最新國際標(biāo)準(zhǔn)為JPEG2000算法，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)作為一種新型的圖像靜態(tài)壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有很多技術(shù)優(yōu)勢，如支持漸進(jìn)傳輸、碼流的隨機(jī)訪問與處理，感興趣區(qū)域編碼等，但是以小波變換編碼為代表的處理流程計算量及復(fù)雜度較大，對硬件平臺要求較高。目前迫切需要在不降低壓縮質(zhì)量的前提下，減小運算量和算法復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種優(yōu)化的小波變換圖像壓縮方法。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種優(yōu)化的小波變換圖像壓縮方法，其包括如下步驟:
[0008]步驟1:將原圖1。進(jìn)行小波變換，得到I Λ低頻子帶和I Λ行高頻、I f列高頻、1:對角高頻三個高頻子帶，為了簡化圖像壓縮端的運算量，高頻系數(shù)信息忽略，只選取ΙΛ低頻子帶的信息進(jìn)行量化、編碼步驟，并將處理后的數(shù)據(jù)通過信道進(jìn)行傳輸或存儲；
[0009]步驟2:通過信道后的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過解碼、反量化步驟后得到恢復(fù)圖像的第一級小波分解的低頻子帶ΙΛ’;此時的像素分辨率仍為原圖像的1/4 ;
[0010]步驟3:對第一級小波分解的低頻子帶If’進(jìn)行第二級的二維小波變換，得到第二級小波分解的低頻子帶Ι2α’、行高頻子帶1^’、列高頻子帶If ’和對角高頻子帶1廣’；
[0011]步驟4:由于該小波系數(shù)在相鄰量級分辨率之間存在較強(qiáng)的位置相關(guān)性，通過多分辨率標(biāo)識，根據(jù)第二級分解的高頻小波子帶系數(shù)，使用線性插值算法得到其他三個高頻子帶的小波系數(shù)I廣’、1^、1廣’，反映出圖像的部分邊緣信息；
[0012]步驟5:為了進(jìn)一步提高插值精度，提高圖像恢復(fù)效果，在高頻子帶部分使用時域上前幾幅圖像相同位置的像素信息，再一次使用線性插值算法進(jìn)行系數(shù)估計，得到本幅圖像的ΙΛ”、I廠、1廣”；
[0013]步驟6:對估計后的ΙΛ’’、1^’、1廣”子帶系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，得到恢復(fù)圖像I。’ ;
[0014]其中，
[0015]I。表示原圖像；
[0016]If表示原圖像的第一級小波分解的低頻子帶；
[0017]ΙΛ表示原圖像的第一級小波分解的行高頻子帶；
[0018]If表示原圖像的第一級小波分解的列高頻子帶；
[0019]1^表示原圖像的第一級小波分解的對角高頻子帶；
[0020]1^表示恢復(fù)圖像的第一級小波分解的低頻子帶；
[0021]I2ll'表示恢復(fù)圖像的第二級小波分解的低頻子帶；
[0022]I2hl'表示恢復(fù)圖像的第二級小波分解的行高頻子帶；
[0023]I,表示恢復(fù)圖像的第二級小波分解的列高頻子帶；
[0024]I,表示恢復(fù)圖像的第二級小波分解的對角高頻子帶；
[0025]ΙΛ’表示恢復(fù)圖像通過第二級小波通過空域估計出的第一級小波的行高頻子帶；
[0026]1^表示恢復(fù)圖像通過第二級小波通過空域估計出的第一級小波的列高頻子帶；
[0027]1^’表示恢復(fù)圖像通過第二級小波通過空域估計出的第一級小波的對角高頻子帶；
[0028]ΙΛ”表示恢復(fù)圖像的第一級小波分解經(jīng)過時域插值后的行高頻子帶；
[0029]If’’表示恢復(fù)圖像的第一級小波分解經(jīng)過時域插值后的列高頻子帶；
[0030]1^’’表示恢復(fù)圖像的第一級小波分解經(jīng)過時域插值后的對角高頻子帶；
[0031]10’表示最終恢復(fù)圖像。
[0032](三)有益效果
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明針對傳統(tǒng)的JPEG2000圖像壓縮算法中小波變換算法運算量大的問題，提出了一種新型的小波子帶外推的算法，該算法綜合利用圖像的時域、空域和小波域的信息，在壓縮端只需要處理低頻子帶的相關(guān)信息，在解壓縮端根據(jù)本幀及前幀圖像的低頻子帶和高頻子帶信息，對圖像進(jìn)行恢復(fù)處理，簡化了小波變化的運算量，提高了圖像恢復(fù)的質(zhì)量和信噪比。
【附圖說明】
[0034]圖1及圖2為本發(fā)明技術(shù)方案實施過程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明的涉及思想如下:
[0037]JPEG2000的編碼端包括:圖像預(yù)處理、正向小波變換、量化、EBC0T編碼等，核心算法是離散小波變換，有損圖像壓縮采用9/7提升小波變換。利用二維小波變換可將圖像分解為4個子帶，依次為低頻LL、行高頻HL、列高頻LH以及對角高頻HH子帶。圖像經(jīng)過小波變換后生成的小波系數(shù)具有的特點如下:
[0038](1)小波系數(shù)的能量與原圖像能量相等，絕大多數(shù)能量集中在低頻LL子帶，其余較小能量分布在行高頻HL、列高頻LH以及對角高頻HH子帶中，不同級的子圖系數(shù)反映的是圖像在不同尺度下的低頻和高頻分量；利用此特性能夠在壓縮端只處理第一級低頻子帶的信息，數(shù)據(jù)大小變換為原圖像的1/4，低頻系數(shù)能量占據(jù)原圖95%以上，恢復(fù)圖像時對信噪比影響不大。
[0039](2)在高頻子帶中能量集中在高頻顯著系數(shù)上，該區(qū)域包含圖像的邊緣或紋理信息。高頻顯著簇的位置具有相關(guān)性，由于顯著簇分布在與圖像邊緣或紋理相對應(yīng)的位置附近，因此不同子帶同一空間方向的各個顯著簇之間，在空間位置上存在著一定的相關(guān)性。利用此特性可以在解壓縮端使用低頻LL子帶使用空域子帶外推算法，利用低頻子帶信息外推出行高頻、列高頻以及對角高頻子帶的估計值。
[0040](3)相鄰幀圖像在相同空間位置處在空域和小波域都均有較強(qiáng)的相關(guān)性。傳統(tǒng)的小波變換步驟只使用了圖像的空間冗余信息，沒有充分利用多幅圖像間的時間冗余信息，在工程應(yīng)用中可以充分利用在時域上多幅圖像間的相關(guān)信息，把行高頻、列高頻及對角高頻子帶信息在時域上進(jìn)行插值，大大減小小波變換的計算量和復(fù)雜度，同時能夠保證圖