一种基于分层块替换的多图像压缩方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分层块替换的多图像压缩方法，包括步骤：设定参数；读取输入的图像序列，将图像序列按照一定的顺序进行排列，记录每一幅图像文件的信息；记当前层编号iS＝0，将读入的图像序列按顺序进行切分成块，采用四元组形式对每个块进行定义：替换当前层相似度较高的块，并将替换结果整理成替换记录与替换表；将当前层编号iS加1，若等于总层数nS，则结束分层替换并进行编码输出；否则将当前层的块的边长减半，并将第iS‑1层所有Unique块切分成四个大小相等的子块；剔除掉第iS‑1层的非Unique块后，回到替换当前层相似度较高的块的步骤。本发明专利技术能够有效消除图像间的冗余，在处理大量相似图片时，能显著提升压缩比。

A Multi-image Compression Method Based on Hierarchical Block Replacement

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层块替换的多图像压缩方法
本专利技术涉及计算机领域，尤其涉及一种基于分层块替换的多图像压缩方法。
技术介绍
随着多媒体技术和大数据技术的发展，图像压缩技术逐渐成为一个热点问题。目前常用的图像压缩技术，其原理主要都是利用图片内部的相似性，消除其冗余，对于单个图像有着相当显著的压缩效果。但在遥感、气象以及医学等领域，经常需要处理大量相似的图片，常用的针对单个图像的压缩方法在对多图像进行压缩时，难以得到理想的压缩效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于分层块替换的多图像压缩方法。本专利技术通过将输入的每一张图片按序切分为一系列块，并且按相似度对块进行分组，将相似度高的块分在同一组当中，每一组只存储其中的一个块的像素信息，其余块的像素均使用此块代替，将未被替换的块再切分成更小的块，进一步做分组替换，以减少冗余，达到压缩的目的。本专利技术的目的能够通过以下技术方案实现：一种基于分层块替换的多图像压缩方法，包括步骤：设定参数；读取输入的图像序列，将图像序列按照一定的顺序进行排列，记录每一幅图像文件的信息；记当前层编号iS＝0，将读入的图像序列按顺序进行切分成块，采用四元组形式对每个块进行定义：替换当前层相似度较高的块，并将替换结果整理成替换记录与替换表；将当前层编号iS加1，若等于总层数nS，则结束分层替换并进行编码输出；否则将当前层的块的边长减半，并将第iS-1层所有Unique块切分成四个大小相等的子块；剔除掉第iS-1层的非Unique块后，回到替换当前层相似度较高的块的步骤。具体地，所述参数为初始块的边长l0以及替换的层数nS。具体地，将排列后的图像序列记作P0,P1,…,PnP-1，其中，nP表示图像的总数；所述图像文件的信息包括文件名、分辨率信息，第i幅图像的文件名，宽度与高度分别表示为namei，heighti，widthi。具体地，将读入的图像序列按顺序切分成边长为liS的块，第iS层ID为j的块记作每个块定义为如下形式的四元组：更进一步地，所述四元组中各个元素的计算公式如下所述：表示该块所属的图像编号，计算方式为：其中，nP表示图像的总数，表示图像Pi在第iS层被切分成的块的数量，表示从图像P0至图像Pi-1累计被切分成的块的数量。x0j和y0j分别表示该块最左上角像素点的x轴坐标与y轴坐标，计算方式如下：其中，Mod(·,·)表示取余运算，表示向下取整。表示块的像素值，即编号为的图像在[x0j,x0j+liS)×[y0j,y0j+liS)范围内的像素值。具体地，所述替换当前层相似度较高的块的步骤中，替换块的方法需满足以下两点要求：每一个块至多只能被一个块替换；一个已经被替换的块，不能替换其他的块。其中，没有被其他块替换的块，称作Unique块，没有替换其他块的Unique块，称作平凡的Unique块。具体地，所述将替换结果整理成替换记录与替换表的步骤中，每一个非平凡的Unique块，对应一条替换记录，替换记录是形如的有序集合，其中表示第iS层第k个非平凡的Unique块的ID，为第iS层，被ID为的块所替换的块的ID。在第iS层的所有替换记录，形成该层的替换表。具体地，具体切分方式如下所述：将切分后，得到四个子块，其中为编号为的图像中，坐标位于[x04*j+k,x04*j+k+lis)×[y04*j+k,y04*j+k+liS)范围内的像素值(k＝0,1,2,3)。具体地，在剔除掉第iS-1层的非Unique块后，回到步骤替换当前层相似度较高的块的替换过程中，不替换由第iS-1层的非平凡Unique块切分而形成的块。具体地，所述结束分层替换并进行编码输出的步骤中，包括：将设定的参数，即初始块的边长l0与替换的层数nS，以及各个图像文件的文件名和分辨率信息，编码并写入到编码文件中。将各层的替换表按照层编号的顺序，编码并写入到编码文件中。将最后一层的所有Unique块的像素信息，按照块ID从小到大的顺序，经压缩后写入到编码文件中，输出编码文件。具体地，所述根据编码文件恢复图像的解码步骤包括：从编码文件中读取初始块的边长l0与替换的层数nS，各个图像文件的文件名、分辨率信息，各层的替换表，以及最后一层所有Unique块的像素信息。生成最后一层Unique块的ID集合UniqueIDSet；将生成的UniqueIDSet按升序排序，利用读取的各个图像文件的文件名、分辨率信息，即可恢复图像。更进一步地，所述生成最后一层Unique块的ID集合UniqueIDSet的步骤，包括：计算最后一层块的长度lnS-1＝l0/2nS-1；初始化UniqueIDSet＝{0,1,2,…,Nlb-1}；其中，Nlb表示以边长为lnS-1对原始图像序列进行分块所得到的块数；令iS＝0，q＝4nS-1；对于第iS层的替换表中的每一条记录将ID序列从UniqueIDSet中删除，最后一层ID为的块，其像素分别由ID为的块替换；将iS加1，若iS＝nS，则结束生成最后一层Unique块的ID集合UniqueIDSet；否则将q除以4，回到从UniqueIDSet中删除ID序列的步骤。本专利技术相较于现有技术，具有以下的有益效果：本专利技术克服了现有技术消除利用图像间冗余的局限性，通过替换图像间相似块的方式，实现了图像间冗余的消除，进而提高了在压缩多幅图像的情况下的压缩比。附图说明图1是一种基于分层块替换的多图像压缩方法的具体流程图。图2是本专利技术中编码输出方法的具体流程图。图3是本专利技术中恢复图像的解码方法的具体流程图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一种基于分层块替换的多图像压缩方法，包括步骤：S1、设定参数；读取输入的图像序列，将图像序列按照一定的顺序进行排列，记录每一幅图像文件的信息；具体地，所述参数为初始块的边长l0以及替换的层数nS。具体地，将排列后的图像序列记作P0,P1,…,PnP-1，其中，nP表示图像的总数；所述图像文件的信息包括文件名、分辨率信息，第i幅图像的文件名，宽度与高度分别表示为namei，heighti，widthi。S2、记当前层编号iS＝0，将步骤S1读入的图像序列按顺序进行切分成块，采用四元组形式对每个块进行定义：具体地，将读入的图像序列按顺序切分成边长为liS的块，第iS层ID为j的块记作每个块定义为如下形式的四元组：更进一步地，所述四元组中各个元素的计算公式如下所述：表示该块所属的图像编号，计算方式为：其中，nP表示图像的总数，表示图像Pi在第iS层被切分成的块的数量，表示从图像P0至图像Pi-1累计被切分成的块的数量。x0j和y0j分别表示该块最左上角像素点的x轴坐标与y轴坐标，计算方式如下：其中，Mod(·,·)表示取余运算，表示向下取整。表示块的像素值，即编号为的图像在[x0j,x0j+liS)×[y0j,y0j+liS)范围内的像素值。S3、替换当前层相似度较高的块，并将替换结果整理成替换记录与替换表；具体地，记当前层的块序列为步骤S3中替换当前层相似度较高的块的方法为：步骤S31、令j＝1，j′＝0。步骤S32、将块与看做是分辨率为liS×lis的图像块，计算块与的PSNR，其中，PSNR(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，包括步骤：设定参数；读取输入的图像序列，将图像序列按照一定的顺序进行排列，记录每一幅图像文件的信息；记当前层编号iS＝0，将读入的图像序列按顺序进行切分成块，采用四元组形式对每个块进行定义：替换当前层相似度较高的块，并将替换结果整理成替换记录与替换表；将当前层编号iS加1，若等于总层数nS，则结束分层替换并进行编码输出；否则将当前层的块的边长减半，并将第iS‑1层所有Unique块切分成四个大小相等的子块；剔除掉第iS‑1层的非Unique块后，回到替换当前层相似度较高的块的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，包括步骤：设定参数；读取输入的图像序列，将图像序列按照一定的顺序进行排列，记录每一幅图像文件的信息；记当前层编号iS＝0，将读入的图像序列按顺序进行切分成块，采用四元组形式对每个块进行定义：替换当前层相似度较高的块，并将替换结果整理成替换记录与替换表；将当前层编号iS加1，若等于总层数nS，则结束分层替换并进行编码输出；否则将当前层的块的边长减半，并将第iS-1层所有Unique块切分成四个大小相等的子块；剔除掉第iS-1层的非Unique块后，回到替换当前层相似度较高的块的步骤。2.根据权利要求1所述的一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，所述参数为初始块的边长l0以及替换的层数nS；将排列后的图像序列记作P0,P1,…,PnP-1，其中，nP表示图像的总数；所述图像文件的信息包括文件名、分辨率信息，第i幅图像的文件名，宽度与高度分别表示为namei，heighti，widthi。3.根据权利要求1所述的一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，所述将读入的图像序列按顺序进行切分成块的步骤中，将读入的图像序列按顺序切分成边长为lis的块，第iS层ID为j的块记作每个块定义为如下形式的四元组：4.根据权利要求3所述的一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，所述四元组中各个元素的计算公式如下所述：表示该块所属的图像编号，计算方式为：其中，nP表示图像的总数，表示图像Pi在第iS层被切分成的块的数量，表示从图像P0至图像Pi-1累计被切分成的块的数量；x0j和y0j分别表示该块最左上角像素点的x轴坐标与y轴坐标，计算方式如下：其中，Mod(·,·)表示取余运算，表示向下取整；表示块的像素值，即编号为的图像在[x0j,x0j+liS)×[y0j,y0j+liS)范围内的像素值。5.根据权利要求1所述的一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，所述替换当前层相似度较高的块的步骤中，替换块的方法需满足以下两点要求：每一个块至多只能被一个块替换；一个已经被替换的块，不能替换其他的块；其中，没有被其他块替换的块，称作Unique块，没有替换其他块的Unique块，称作平凡的Unique块。6.根据权利要求1所述的一种基于分层块替换的多图像压缩方法，其特征在于，所述将替换结果整理成替换记录与替换表的步骤中，每一个非平凡的Unique块，对应一条替换记录，替换记录是形如的有序...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨灿，张凌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44