基于光学曲线波变换的图像压缩系统技术方案

本发明专利技术设计一种基于光学曲线波变换的图像压缩系统，属于图像处理技术领域。该系统包括光学曲线波变换模块，量化模块和编码模块；先将输入图像经光学曲线波变换模块实现曲线波变换，得到输入图像的曲线波变换的数值结果；然后由量化模块对输入图像的曲线波变换的数值结果进行量化，得到输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果；再由编码模块对输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果进行编码，得到输入图像的压缩编码结果。本发明专利技术提出的图像压缩方法可以用于视频监控、手机彩信、数字电视、多媒体通信、小区安防等众多领域，与传统的图像压缩方法相比，它可以提高图像压缩速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理
，涉及图像压缩技术，具体地说，是一种基于光学曲线波(Curvelet)变换的图像压缩系统。
技术介绍
当今人类社会已进入信息社会，图像是信息社会中传递信息的重要载体之一。但是，通常获得的原始图像的数据量是极大的，在现有的通信能力下，如果不经过压缩，无法完成大量图像信息的实时传输，图像高速传输和存储所需要的巨大容量已成为推广其通信的最大障碍。图像压缩就是把原来较大的图像用尽量少的字节进行表示。利用图像压缩， 可以减轻图像存储和传输负担，使图像在网络上实现快速传输，在存储时可减少空间使用。 图像压缩已被广泛地应用于视频监控、手机彩信、数字电视、多媒体通信、小区安防等众多领域。小波变换是图像压缩的有效工具，它能针对图像的特定频率成分进行处理，并很好地反映信号的零维奇异特征，已被成功地应用于图像压缩中。但是，常用的二维小波是由两个一维小波的张量积形成，其方向选择性有限，且各向同性，难以很好地表示图像的边缘、轮廓和纹理等具有高维奇异性的几何特征。曲线波变换具有更好的方向辨识能力，对图像的边缘，如曲线、直线等集合特征的表达更加优于小波。它将小波的优点延伸到高维空间，能够更好地刻画高维信息的特征，更适合应用于图像压缩中，提高图像压缩的效率。但是，目前基于电学数值计算的曲线波变换应用时庞大的计算量制约了其应用的进一步推广，基于电学曲线波变换的图像压缩技术具有压缩速度慢的显著缺点，难以满足图像压缩的实时性要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光学曲线波变换的图像压缩系统，可以提高图像压缩的速度。本专利技术的具体技术方案是一种基于光学曲线波变换的图像压缩系统，包括光学曲线波变换模块和第四计算机， 其中所述第四计算机包括量化模块和编码模块，所述光学曲线波变换模块中氦氖激光器位于针孔滤波器前方15 20cm处，针孔滤波器位于准直透镜的前焦面处，所述准直透镜后方20 25cm处安装分光器，所述分光器后方20 25cm处安装第一电寻址空间光调制器，所述第一电寻址空间光调制器位于第一傅里叶透镜的前焦面处，所述第一傅里叶透镜的后焦面处安装第二电寻址空间光调制器， 所述第二电寻址空间光调制器位于第二傅里叶透镜的前焦面处，所述第二电寻址空间光调制器右上方安装第二傅里叶透镜，所述第二傅里叶透镜的后焦面处安装CXD ((XD =Charge Coupled Device,电荷耦合装置)光电耦合器件；所述分光器下方100 120cm处安装平面反射镜；所述氦氖激光器、针孔滤波器、准直透镜、分光器、第一电寻址空间光调制器、第一傅里叶透镜、第二电寻址空间光调制器在同一轴线上；所述平面反射镜、第二电寻址空间光调制器、第二傅里叶透镜、CXD光电耦合器件在同一轴线上；所述平面反射镜的位置要保证所述分光器分出的平行光经所述平面反射镜反射后入射到所述第二电寻址空间光调制器上；所述第一电寻址空间光调制器用电缆与第一计算机相连接，第二电寻址空间光调制器用电缆与第二计算机相连接，CCD光电耦合器件用电缆与所述第三计算机相连接，所述第三计算机用电缆与所述第四计算机相连接；氦氖激光器通过针孔滤波器和准直透镜形成平行光，经分光器透射在第一电寻址空间光调制器上，由第一计算机控制将输入图像加载到第一电寻址空间光调制器上，通过第一傅里叶透镜实现对输入图像的傅里叶变换，在第一傅里叶透镜后焦面处形成输入图像的频谱，由第二计算机控制将频域形式的曲线波滤波器加载到第二电寻址空间光调制器上，在所述第二电寻址空间光调制器上完成输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘，由分光器将平行光分路到平面反射镜，调整平面反射镜的位置，使分光器分路来的平行光经平面反射镜反射后入射到第二电寻址空间光调制器上，通过第二傅里叶透镜实现输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘结果的傅里叶变换，从而得到输入图像的曲线波变换的数值结果；由第三计算机控制CCD光电耦合器件采集所述输入图像的曲线波变换结果，并读入所述第三计算机；将输入图像的曲线波变换的数值结果经所述第四计算机中所述量化模块进行带死区的均勻量化，得到输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果；将输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果经所述第四计算机中所述编码模块进行位平面自适应算术编码，得到输入图像的压缩编码结果。其中所述氦氖激光器的输出功率为80-100mw，偏振比为1000 :1，发散角 ^ 0. 5mrad ；所述针孔滤波器的针孔直径为IOMm ；所述准直透镜的焦距为400mm，孔径直径为IOOmm ；所述分光器的分光角度为45-90度；所述第一、第二电寻址空间光调制器的分辨率为IOMX 768，液晶尺寸为14. 4mmX10. 8mm，象元尺寸为14MmX 14Mm，刷新频率为60Hz， 对比度为400 :1，最高透射率为21% ；所述第一、第二傅里叶透镜的焦距为400mm，孔径直径为100mm;所述C⑶光电耦合器件的输出图像最大分辨率为3456 X 2304，感光元件尺寸为 22. 2mmX14. 8 mm。本专利技术还提供一种基于光学曲线波变换的图像压缩系统，用于视频监控、手机彩信、数字电视、多媒体通信、小区安防的用途。本专利技术的工作原理如下根据光学曲线波变换系统的原理实现输入图像的曲线波变换，氦氖激光器通过针孔滤波器和准直透镜形成平行光，经分光器透射在第一电寻址空间光调制器上，由第一计算机控制将输入图像加载到第一电寻址空间光调制器上，通过第一傅里叶透镜实现对输入图像的傅里叶变换，在第一傅里叶透镜后焦面处形成输入图像的频谱，由第二计算机控制将频域形式的曲线波滤波器加载到第二电寻址空间光调制器上，在这里完成输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘，由分光器将平行光分路到平面反射镜，调整平面反射镜的位置，使分光器分路来的平行光经平面反射镜反射后入射到第二电寻址空间光调制器上，通过第二傅里叶透镜实现输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘结果的傅里叶变换，由第三计算机控制CCD光电耦合器件采集输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘结果的傅里叶变换结果，即输入图像的曲线波变换结果，并读入第三计算机。对于采集到的输入图像的曲线波变换结果，采用带死区的均勻量化方法进行量化，带死区的均勻量化最重要的是量化步长的确定，设低频分量系数矩阵，量化后矩阵d不力，量化步长，则量化公式为其中，，为分量采样的比特精度，为增益。对输入图像曲线波变换的数值结果的量化结果，采用位平面自适应算术编码进行编码。在编码时首先按位平面的重要程度从最高有效位平面开始到最低有效位平面依次编码，这些位平面从具有非零元素的最重要的位平面开始到最不重要的位平面为止。位平面中的每一个系数位以下列三种编码过程之一进行编码显著性传播过程(significance propagation pass, SP) > fil (magnitude refinement pass, MP)禾Pi青除 禾呈 (cleanup pass，CP)。每一个系数比特只会在三个编码过程中的一个编码过程中被编码。 扫描顺序按照从上到下、从左到右的方式。而具体到每一个位平面则采用了一个条带的扫描方法，以四行为一条，从上往下完成一个位平面的扫描。每个条带内，在每列中自上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于光学曲线波变换的图像压缩系统，其特征在于：包括光学曲线波变换模块和第四计算机（１４），其中所述第四计算机（１４）包括量化模块和编码模块，所述光学曲线波变换模块中氦氖激光器（１）位于针孔滤波器（２）前方１５～２０ｃｍ处，针孔滤波器（２）位于准直透镜（３）的前焦面处，所述准直透镜（３）后方２０～２５ｃｍ处安装分光器（４），所述分光器（４）后方２０～２５ｃｍ处安装第一电寻址空间光调制器（５），所述第一电寻址空间光调制器（５）位于第一傅里叶透镜（６）的前焦面处，所述第一傅里叶透镜（６）的后焦面处安装第二电寻址空间光调制器（７），所述第二电寻址空间光调制器（７）位于第二傅里叶透镜（８）的前焦面处，所述第二电寻址空间光调制器（７）右上方安装第二傅里叶透镜（８），所述第二傅里叶透镜（８）的后焦面处安装ＣＣＤ光电耦合器件（９）；所述分光器（４）下方１００～１２０ｃｍ处安装平面反射镜（１０）；所述氦氖激光器（１）、针孔滤波器（２）、准直透镜（３）、分光器（４）、第一电寻址空间光调制器（５）、第一傅里叶透镜（６）、第二电寻址空间光调制器（７）在同一轴线上；所述平面反射镜（１０）、第二电寻址空间光调制器（７）、第二傅里叶透镜（８）、ＣＣＤ光电耦合器件（９）在同一轴线上；所述平面反射镜（１０）的位置要保证所述分光器（４）分出的平行光经所述平面反射镜（１０）反射后入射到所述第二电寻址空间光调制器（７）上；所述第一电寻址空间光调制器（５）用电缆与第一计算机（１１）相连接，第二电寻址空间光调制器（７）用电缆与第二计算机（１２）相连接，ＣＣＤ光电耦合器件（９）用电缆与第三计算机（１３）相连接，所述第三计算机（１３）用电缆与所述第四计算机（１４）相连接；所述氦氖激光器（１）通过所述针孔滤波器（２）和所述准直透镜（３）形成平行光，经所述分光器（４）透射在所述第一电寻址空间光调制器（５）上，由所述第一计算机（１１）控制将输入图像加载到所述第一电寻址空间光调制器（５）上，通过所述第一傅里叶透镜（６）实现对输入图像的傅里叶变换，在所述第一傅里叶透镜（６）后焦面处形成输入图像的频谱，由所述第二计算机（１２）控制将频域形式的曲线波滤波器加载到所述第二电寻址空间光调制器（７）上，在所述第二电寻址空间光调制器（７）上完成输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘，由所述分光器（４）将平行光分路到所述平面反射镜（１０），调整所述平面反射镜（１０）的位置，使所述分光器（４）分路来的平行光经所述平面反射镜（１０）反射后入射到所述第二电寻址空间光调制器（７）上，通过所述第二傅里叶透镜（８）实现输入图像的频谱与频域形式的曲线波滤波器相乘结果的傅里叶变换，从而得到输入图像的曲线波变换的数值结果；由所述第三计算机（１３）控制所述ＣＣＤ光电耦合器件（９）采集所述输入图像的曲线波变换结果，并读入所述第三计算机（１３）；将输入图像的曲线波变换的数值结果经所述第四计算机（１４）中所述量化模块进行带死区的均匀量化，得到输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果；将输入图像的曲线波变换的数值结果的量化结果经所述第四计算机（１４）中所述编码模块进行位平面自适应算术编码，得到输入图像的压缩编码结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩亮，蒲秀娟，张博为，余月华，吴江洲，姜文浩，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85