一种基于变换域下采样技术的图像压缩方法技术

本发明专利技术提供了一种基于变换域下采样技术的图像压缩方法，它是通过对于内部比较平滑的图像区域，采用基于变换域下采样的方法进行编码，再利用插值技术进行重建，大大降低编码的比特率；采用传统的基于JPEG图像压缩标准的编码方法对于内部纹理比较复杂的图像区域进行编码；将两种编码方法相结合，对不同类型的图像区域采用不同的编码策略，实现对整个图像信号的高效压缩。与传统的JPEG图像压缩方法相比,本发明专利技术具有灵活高效的特点，能够克服传统JPEG图像压缩方法中编码模式单一，导致整体编码效率低下的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像压缩领域，主要设及数字图像的编码技术。
技术介绍
图像作为人们获取和传播知识的信息载体，已经成为人们日常生活中不可缺少的 一部分。随着多媒体技术的迅速发展，图像处理和传输技术已经成为数字视频广播、游戏动 漫、影视制作、内容检索、媒体存储、媒体娱乐，W及多媒体通讯等数字媒体产业的共性关键 技术。由于图像数据本身具有数据量大的特点，为了节约传输带宽和存储空间，人们常利用 图像压缩技术减少图像的数据量。减少图像数据量的本质就是去除图像像素点之间存在的 冗余，即像素点之间的相关性。而对图像的各种编码方法就是为了降低该种相关性，从而达 到消除冗余的目的，实现图像数据的压缩。 图像内部的不同区域具有不同的特征，比如有些区域比较平滑，有些区域纹理 比较复杂，该种不同的特征也导致不同区域内像素点之间的相关性各不相同，如果能针 对具有不同特征的图像区域采用相应的有效编码策略，那么就可W提高图像的压缩编码 效率。现有的基于图像块的压缩方法，在编码策略选择上存在一定的局限性，即图像块 的编码模式比较单一，无法根据图像局部区域的具体内容选择合理的编码模式，从而造 成整体编码效率低下，参见参考文献"JPEGQointPhotographicExpertsGroup) :IS0/ lECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT. 81,DigitalCompressionandCodingof Continuous-ToneStillImage, 1993"。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，它是通过对图 像平滑区域采用变换域的下采样技术进行压缩，对纹理比较复杂的区域采用传统的编码模 式进行压缩，通过该两种不同编码模式的选择，有针对性地提高图像块的编码效率，从而实 现对整个图像信号的高效压缩。与传统的JPEG图像压缩方法相比，本专利技术具有灵活高效 的特点，能够克服传统JPEG图像压缩方法中由于编码模式单一而导致整体编码效率低下 的缺点。 为了方便描述本专利技术的内容，首先做W下术语定义： 定义1，传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法 传统的图像分块方法按照JPEG标准中对图像进行分块的方法，将原始图像划分 为多个互不重叠的等尺寸图像块，具体描述过程参见"JPEGQointPhotographicExperts Group):ISO/IECIS10918 - 1/ITU-TRecommendationT.81,DigitalCompressionand CodingofContinuous-ToneStillImage, 1993" ； 定义2,传统的计算离散余弦变换矩阵的方法 传统的计算离散余弦变换矩阵的方法是根据离散余弦变换矩阵的定义，计算变换 矩阵中的每一个元素，从而根据需要产生任意大小的离散余弦变换矩阵，具体描述过程参 见文献"数字视频编码技术原理"，高文、赵德斌、马思伟著，科学出版社； 定义3,传统的矩阵Kronecker乘法传统的矩阵Kronecker乘法表示为0^0公，其中，?:表示Kronecker乘法算子， A是大小为mXn的矩阵，并且【主权项】1. ，其特征是它包括以下步骤： 步骤1，图像的预处理 将大小为WXH的图像，按照传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法划分为N = (WXH)/162个互不重叠的，大小为16X16的正方形图像块，记为B p B2，…，Bi,…，Bn，这 里，W代表图像的宽度，H代表图像的高度，N代表图像划分后图像块的总个数，i代表图像 块的索引，i e {1，2，…，N}; 步骤2,索引矩阵的产生 把256个自然数1，2,…，256按从小到大，从上到下的顺序逐列摆放，产生一个大小为 16X16的索引矩阵，记为I :I中的元素记为I(x，y)(x和y都是自然数，并且1彡X彡16，l<y< 16)，这里，X代 表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引矩阵I内元素的纵坐标； 步骤3,列索引向量的产生 首先，定义2个列索引子向量，分别记为/cfc.i，/?/γ,2，这里，/c/x,是一个I X 64 的行向量，尬ei =彳取.ν;)|ι为奇数，y为奇数，并且1 < X < 16, 1 < y < 16}，即 7^,1 ==，是一个1X192的行向量，运ic2 = {J(x,j)|x和y不同时为奇数，并且 1. X 彡 16, 1 彡 y 彡 16}，即：^t2==，其中，I是步骤2中产生的索引矩阵，X代表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引 矩阵I内元素的纵坐标，X和y都是自然数； 然后，将/ifeei和/也2按照从左到右的顺序组成一个I X 256的列索引向量，记为/?Ζτ<·， 7Λ-,--,这取，I是步骤2中产生的索引矩阵； 步骤4,行索引向量的产生 首先，定义3个行索引子向量，分别记为，/c/\>2，/c/w.i，这Ψ.，Λ·/λ·,」是一个大小为 1\64的行向量，/也.|=.丨/(.(7)|1￡工夺，1￡少'夺丨.，即/也.|==: Mr,.2 是一个大小为 1χ64 的行向量，iifc,.2={J(x,7)|9Sjc￡l6, 艮P Τ?,：==;显,.3 是一个大小为 1X128 的行向量，/也3={取)，>| 9分￡16}，即 hkr, ==，八:中，I是步骤2中产生的索引矩阵，X 代表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引矩阵I内元素的纵坐标，X和y都是自然数； 然后，将T^1，屈,.2，M:.,按照从左到右的顺序组成一个大小为1X256的行索引向量， 记为M-,，尬.'.=["仏1，/也:，/Λ,.中[/(l，i>/(2,i)，…，./(8,.1)/(1,2^ /(2,8) ,···, /(8,8) /(9,1) /(10,1) ,··% /(16,1)/(9,2) /(10,2) ,···, /(!6,2) ,···, 当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变换域下采样技术的图像压缩方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1，图像的预处理将大小为W×H的图像,按照传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法划分为N＝(W×H)/162个互不重叠的，大小为16×16的正方形图像块，记为B1，B2，…，Bi，…，BN，这里，W代表图像的宽度，H代表图像的高度，N代表图像划分后图像块的总个数，i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}；步骤2，索引矩阵的产生把256个自然数1，2，…，256按从小到大，从上到下的顺序逐列摆放，产生一个大小为16×16的索引矩阵，记为I：I中的元素记为I(x,y)(x和y都是自然数，并且1≤x≤16,1≤y≤16)，这里，x代表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引矩阵I内元素的纵坐标；步骤3，列索引向量的产生首先，定义2个列索引子向量，分别记为这里，是一个1×64的行向量，为奇数，y为奇数，并且1≤x≤16,1≤y≤16}，即是一个1×192的行向量，和y不同时为奇数，并且1≤x≤16,1≤y≤16}，即其中，I是步骤2中产生的索引矩阵，x代表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引矩阵I内元素的纵坐标，x和y都是自然数；然后，将和按照从左到右的顺序组成一个1×256的列索引向量，记为这里，I是步骤2中产生的索引矩阵；步骤4，行索引向量的产生首先，定义3个行索引子向量，分别记为这里，是一个大小为1×64的行向量，即是一个大小为1×64的行向量，即是一个大小为1×128的行向量，即其中，I是步骤2中产生的索引矩阵，x代表索引矩阵I内元素的横坐标，y代表索引矩阵I内元素的纵坐标，x和y都是自然数；然后，将按照从左到右的顺序组成一个大小为1×256的行索引向量，记为这里，I是步骤2中产生的索引矩阵；步骤5，变换矩阵的产生首先，按照传统的计算离散余弦变换矩阵的方法，产生两个大小为16×16的离散余弦变换矩阵，记为C1和C2；其次，将离散余弦变换矩阵C1和C2带入传统的矩阵Kronecker乘法中，产生一个大小为256×256的变换矩阵，记为D，并且这里，符号代表传统的矩阵Kronecker乘法中的Kronecker乘法算子；步骤6，调整变换矩阵的列将步骤5中产生的变换矩阵D中的每个列向量记为即d→k=D1,kD2,k···D256,k,]]>这里，k为矩阵D的列向量下标索引，为步骤3中产生的列索引向量。用矩阵D中的所有列向量组成一个新的大小为256×256的变换矩阵，记为E，步骤如下：第1次，取矩阵D的第个列向量生成矩阵E的第1列，第2次，取矩阵D的第个列向量生成矩阵E的第2列，同理，第256次，取矩阵D的第个列向量生成矩阵E的第256列，即这里，em,n代表矩阵E中的元素，m代表索引矩阵E内元素的横坐标，n代表索引矩阵E内元素的纵坐标，m和n都是自然数，1≤m≤256,1≤n≤256；步骤7，调整变换矩阵的行将步骤6产生的变换矩阵E中的每个行向量记为即这里，l为矩阵E的行向量下标索引，为步骤4中产生的行索引向量，用矩阵E中的所有行向量组成一个新的变换矩阵，记为F，步骤如下：第1次，用矩阵E的第个行向量生成矩阵F的第1行，第2次，用矩阵E的第个行向量生成矩阵F的第2行，同理，第256次，用矩阵E的第个行向量生成矩阵F的第256行,即这里，fp,q代表矩阵F中的元素，p代表索引矩阵F内元素的横坐标，q代表索引矩阵F内元素的纵坐标，p和q都是自然数，1≤p≤256,1≤q≤256；步骤8，将每个图像块转化为列向量首先，将步骤1产生的图像块Bi中的每一个元素，按照从上到下，从左到右的顺序，依次取出，并按照从上到下的摆放顺序组成一个大小为256×1的列向量，记为即这里，xj代表列向量中的元素，j是中元素的下标索引，j是自然数，1≤j≤256；i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；接着，将Xi中的元素依次取出，按照从上到下的顺序生成一个大小为64×1的列向量，记为即这里，是步骤3中产生的列索引向量，x'j代表列向量中的元素，j是中元素的下标索引，j是自然数，1≤j≤64；i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；步骤9，填充向量的产生将步骤7中产生的变换矩阵F和步骤8中产生的列向量代入传统的基于离散余弦变换的向量填充算法中，产生一个大小为192×1的填充列向量，记为即这里，x″k代表列向量中的元素，k是中元素的下标索引，k是自然数，1≤k≤192；i代表图像块的索引，i∈{1，2，…，N}，N代表步骤1中图像划分后图像块的总个数；步骤10，中间向量的产生用步骤8中产生的列向量和步骤9中产生的列向量按照从上到下...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱树元，曾兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51