[发明专利]一种水下视频压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种水下视频压缩方法。

背景技术

21世纪是人类向海洋进军的世纪，为了探索和开发海洋，人类必须首先要 观察海洋。装备有摄像系统的水下机器人是最先进、最方便的水下作业装置。 但从水下机器人如何将大量视频图像信息实时传送到水面工作站是目前国内外 海洋探索和开发面临的挑战之一。

从水下机器人到水面工作站的无线信息传输只能靠水声信道，而水声信道 具有“时变-空变-频变”随机多径传输特性，其有效带宽非常有限，目前的水声 数据传输速率一般低于16Kbps。因此，克服以上瓶颈问题的关键技术便是高效 视频图像压缩技术的研究。

当前流行的标准视频图像压缩方法(如MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264 等)都无法对水下视频图像进行高效压缩，压缩比一般较低，因此无法满足有 限带宽水声信道的传输要求。因此亟待出现一种高效地对水下视频图像进行压 缩的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种压缩比更高的水下视频压缩方 法。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种水下视频压缩方法，包括对待压缩 图像进行帧内压缩的步骤及帧间压缩的步骤，所述待压缩图像为YUV空间数据， 并且在所述帧内压缩步骤及帧间压缩步骤之前，还包括将待压缩图像进行小波 变换预处理的步骤；

所述小波变换预处理的步骤包括将待压缩图像的Y分量进行至少一级整数 小波变换并舍弃其中的LH、HL、HH高频分量中的至少一种的过程。

其中，所述小波变换预处理的步骤还包括将所述待压缩图像的U、V分量 进行至少一级整数小波变换并仅保留最后一次变换的LL子带的步骤。

其中，所述小波变换预处理的步骤中，对所述Y分量进行一级整数小波变 换并舍弃变换后的全部高频分量；并且，对所述U、V分量进行三级整数小波 变换并仅保留最后一次变换的LL子带。

其中，所述帧内压缩的步骤包括：

a、对待压缩图像经过小波变换预处理后的Y分量再进行至少一级提升小波 变换；

b、对最后一级变换得到的LL子带进行压缩编码；并且，以经过步骤a最 后一次小波变换得到的高频子带中的系数为根节点组织小波树，以小波树为单 位进行扫描并进行压缩编码。

其中，所述剩余高频子带内的小波系数的扫描顺序为：LH，按行进行扫描； HL，按列进行扫描；HH，进行Zigzag顺序扫描。

其中，所述剩余高频子带中的小波系数的压缩方法为：

b1、确定第一阈值T1；

b2、对小波树进行扫描，如果一个小波树中所有小波系数均小于所述第一 阈值T1，则认为该小波树为小波零树，否则认为是重要小波树；

b3、对所述重要小波树内的大于所述第一阈值T1的小波系数进行位置编码 及大小编码，其中位置编码采用小波系数位置差降法编码；

所述大小编码的步骤包括：

判断并记录所述重要小波树内的小波系数属于区间[T1，T1+T1/2)，或是区 间[T1+T1/2，2T1)，并将所述记录的对应关系编码传输；

以所述重要小波树内小波系数的原始值与该小波系数所在区间内的一个确 定值之差替换所述重要小波树内的小波系数。

其中，所述第一阈值满足以下条件：

至少有一个小波系数的绝对值大于等于该第一阈值；剩余小波系数的绝对 值小于二倍的所述第一阈值。

另外，所述帧间压缩的步骤包括：

将所述待压缩图像经过小波变换后的LL低频子带划分为互不重合的块并 在其参考帧中搜索匹配块，从而得到运动矢量并进行编码；

并且，根据所述待压缩图像中的原始块与所述参考帧中的匹配块得到残差 数据；

对该残差数据进行编码：

A、对所述残差数据进行至少一级小波变换；

B、将第一设定值与所述残差数据中的最大值之间的区间二等分，得到中间 点第一等分值；

C、将所述残差数据划分为互不重合的块，并且若一个块中大于等于所述第 一设定值的系数的个数达到了第一系数预设值，则认为该块为重要子块；

对所述重要子块在所述残差数据中的位置采用位置差降法进行编码；