一种水下图像压缩方法及传输方法技术

本发明专利技术涉及一种水下图像压缩方法及传输方法，解决的是压缩比低的技术问题，通过采用包括步骤1：采集水下图像，对水下图像进行预处理转换，得到预处理转换后的初图像；步骤2：对初图像使用改进的小波变换对图像进行去噪处理，去除棱角信息，得到第二图像；步骤3：利用压缩感知方法对第二图像做编码处理进行稀疏化，得到稀疏化图像，压缩感知方法包括OMP匹配追踪方法；步骤4：完成图像压缩，对稀疏化图像进行传输的技术方案，较好的解决了该问题，可用于水下图像处理中。

【技术实现步骤摘要】
一种水下图像压缩方法及传输方法
本专利技术涉及图像处理领域，具体涉及一种水下图像压缩方法及传输方法。
技术介绍
随着人们对物质需求的不断提高，有限的陆地资源已经不能满足人类的需求，渐渐的人们把目光指向了广阔的海域，如何才能准确将水下的具体信息呈现在人们面前成为了一大难题。现有的图片传输技术中的压缩方法采用的是基于离散余弦(DiscreteCosineTransform，Dct)，Dct的出现虽然比傅里叶变换(FastFourierTransform，FFT)晚，但是其性能确实相对而言比较快速有效的，因此，Dct变换方法得到了广泛的应用。Dct变换主要是利用傅里叶变换的性质，首先对图像进行与处理，然后对图像进行二维的傅里叶变换，处理以后的数据只剩余弦项。存在无法满足图像在比特率比较低的情况下的传输要求，即压缩比低的技术问题。因此，提供一种压缩比高的水下图像压缩方法就很有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在压缩比低的技术问题。提供一种新的水下图像压缩方法及传输方法，该水下图像压缩方法及传输方法具有压缩比高、重建图像的失真度越小的特点。为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：一种水下图像压缩方法，所述水下图像压缩方法包括：步骤1：采集水下图像，对水下图像进行预处理转换，得到预处理转换后的初图像；步骤2：对初图像使用改进的小波变换对图像进行去噪处理，去除棱角信息，得到第二图像；步骤3：利用压缩感知方法对第二图像做编码处理进行稀疏化，得到稀疏化图像，压缩感知方法包括OMP匹配追踪方法；步骤4：完成图像压缩，对稀疏化图像进行传输。本专利技术的工作原理：首先对采集到的原始图像进行预处理，该处理方法的目的在于不但可以有效的去除水下图像的视觉冗余，而且又可以将图像中不必要的数据分离开来，然后对数据进行改进的小波变换方法处理，将处理后的数据整合以后进行压缩感知处理，即OMP追踪方法，再将数据发送出去。上述方案中，为优化，进一步地，所述改进的小波变换包括：步骤A：图像分裂，将图像的横轴方向分成奇数列m和偶数列j；步骤B：图像预测，根据奇数位置上的数据计算偶数位置数据，将该偶数位置上的数据相邻的偶数位上的数据，定义值不变的分量为低频分量，定义差值算子为高频分量；步骤C：重复步骤B至少1次；步骤D：将图像的纵轴方向分成奇数列m和偶数列n，重复步骤B及步骤C；其中，改进后的小波变换的优点有以下两点：第一，改进后的小波变换由于只靠加法器和移位寄存器便可以实现，所以该方法更适合于硬件实现。第二，改进后的小波变换只存在整数位，所以变换后得数据所占用的位数减少，更容易保存，并且内存的使用量也大大减少。进一步地，所述水下图像压缩方法还包括将第二图像的数据分为3类数据；第1类数据是最低频段信息，采用无损编码方法进行编码；第2类数据是次高频段信息，采用有损压缩办法进行压缩；第3类数据是高频段信息。进一步地，所述无损编码方法包括霍夫曼编码方法及差分脉冲方法。进一步地，所述有损压缩包括改进的零树小波压缩编码方法。进一步地，所述改进的零树小波压缩编码方法包括：步骤a：扫描剩余系数，计算绝对值最大的剩余系数定义为阈值；步骤b：预先定义阈值设定值，每进行一次扫描，阈值减少一半，直到阈值不大于阈值设定值，停止扫描；步骤c：次高频带包括LH频带及HL频带，所述LH频带的扫描方式为行扫描，所述HL频带的扫描方式为列扫描；其中，系数的绝对值大于阈值的绝对值定义为二进制系数，系数的绝对值小于阈值的绝对值定义为0；步骤d：进行系数重建，包括根据对应的扫描表还原系数矩阵；步骤e：重复第步骤b，直至停止扫描。进一步地，所述图像预处理指的是将水下图像进行空间转换，将水下图像由RGB空间转换到YUV空间，空间转换的公式为：空间转换的目的主要是由于水下图像具有较低的对比度，而且水下图片具有较高的视觉冗余度。对转换空间后的Y空间进行一次改进的小波变换，变换后得到低频带(LL)、两个次高频带(LH，HL)和高频带(HH)，由于图像的主要信息主要集中在低频带，所以次高频带和高频带舍弃掉，只剩下低频带LL，即原始图像面积的1/4。对于U和V空间上的分量可以对其进行三次改进的小波变换，然后舍弃高频带和次高频带信息，最后只保留最低频的图像信息。进一步地，所述稀疏化包括定义稀疏基及观测矩阵，根据稀疏基将图像稀疏化，使用观测矩阵进行全局观测。本专利技术还提供一种水下图像传输方法，所述传输方法的输出方法包括前述水下图像压缩方法，经过传输，传输方法的输入解码方法包括前述的水下图像压缩方法的逆过程。接收端是发送端的逆过程。因为该系统的方法是有损的压缩过程，所以得到的图片会有少许的失真情况，但是在不影响视觉效果的前提下，该方法依然可用。本专利技术的有益效果：效果一，改进后的小波变换由于只靠加法器和移位寄存器便可以实现，所以该方法更适合于硬件实现；效果二，改进后的小波变换只存在整数位，所以变换后得数据所占用的位数减少，更容易保存，并且内存的使用量也大大减少；效果三，基于压缩感知的水下视频图像高压缩比方法在压缩比低于150:1的时候，重建的图像视觉质量也是可以接受的，对水下图像压缩编码的传输具有很高的利用价值。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1，DCT变换过程示意图。图2，水下图像压缩方法示意图。图3，压缩感知基本原理示意图。图4，原始图像。图5，原始图像经过两次变换以后的低频带图像。图6，编码的绝对残差图像。图7，解码用的残差图像。图8，使用残差与线性预测重建后的图像。图9，解码后的图像。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例提供一种水下图像压缩方法，如图2，所述水下图像压缩方法包括：步骤1：采集水下图像，对水下图像进行预处理转换，得到预处理转换后的初图像；步骤2：对初图像使用改进的小波变换对图像进行去噪处理，去除棱角信息，得到第二图像；步骤3：利用压缩感知方法对第二图像做编码处理进行稀疏化，得到稀疏化图像，压缩感知方法包括OMP匹配追踪方法；步骤4：完成图像压缩，对稀疏化图像进行传输。实施例中素材为一副128x128的水下图像。其中，改进的小波变换详细步骤包括：步骤A：图像分裂，将图像的横轴方向分成奇数列m和偶数列j；步骤B：图像预测，根据奇数位置上的数据计算偶数位置数据，将该偶数位置上的数据相邻的偶数位上的数据，定义值不变的分量为低频分量，定义差值算子为高频分量；步骤C：重复步骤B至少1次；步骤D：将图像的纵轴方向分成奇数列m和偶数列n，重复步骤B及步骤C；其中，相对于如图1的DCT变换，改进后的小波变换的优点有以下两点：第一，改进后的小波变换由于只靠加法器和移位寄存器便可以实现，所以该方法更适合于硬件实现。第二，改进后的小波变换只存在整数位，所以变换后得数据所占用的位数减少，更容易保存，并且内存的使用量也大大减少。克服了在使用DCT变换时，由于该变换过程存在编码时间和解码时间较长、对小鼠进行取正重构图像失真严重以及重构后的图像”块效应”现象严重等明显的缺点，同时克服了传统的小波变换由于运算过程比较复杂，在硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下图像压缩方法，其特征在于：所述水下图像压缩方法包括：步骤1：采集水下图像，对水下图像进行预处理转换，得到预处理转换后的初图像；步骤2：对初图像使用改进的小波变换对图像进行去噪处理，去除棱角信息，得到第二图像；步骤3：利用压缩感知方法对第二图像做编码处理进行稀疏化，得到稀疏化图像，压缩感知方法包括OMP匹配追踪方法；步骤4：完成图像压缩，对稀疏化图像进行传输。

【技术特征摘要】
1.一种水下图像压缩方法，其特征在于：所述水下图像压缩方法包括：步骤1：采集水下图像，对水下图像进行预处理转换，得到预处理转换后的初图像；步骤2：对初图像使用改进的小波变换对图像进行去噪处理，去除棱角信息，得到第二图像；步骤3：利用压缩感知方法对第二图像做编码处理进行稀疏化，得到稀疏化图像，压缩感知方法包括OMP匹配追踪方法；步骤4：完成图像压缩，对稀疏化图像进行传输。2.根据权利要求1所述的水下图像压缩方法，其特征在于：所述改进的小波变换包括：步骤A：图像分裂，将图像的横轴方向分成奇数列m和偶数列j；步骤B：图像预测，根据奇数位置上的数据计算偶数位置数据，将该偶数位置上的数据相邻的偶数位上的数据，定义值不变的分量为低频分量，定义差值算子为高频分量；步骤C：重复步骤B至少1次；步骤D：将图像的纵轴方向分成奇数列m和偶数列n，重复步骤B及步骤C；其中，3.根据权利要求1所述的水下图像压缩方法，其特征在于：所述水下图像压缩方法还包括将第二图像的数据分为3类数据；第1类数据是最低频段信息，采用无损编码方法进行编码；第2类数据是次高频段信息，采用有损压缩办法进行压缩；第3类数据是高频段信息。4.根据权利要求3所述的水下图像压缩方法，其特征在于：所述无损编...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兵，张华成，刘建明，韩文斌，徐慧，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45