[发明专利]基于下采样和插值的低码率图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及数字图像压缩，特别是一种基于拉普拉斯 下采样和基于方向波插值相结合的低码率图像压缩方法，可用于低码率图像的实时 通信和后期高质量的图像解码恢复。

背景技术

图像的压缩和通信过程常常需要实时性和高效性。近年来，基于多尺度表示的 图像渐进传输编码，多种质量服务，低码率下图像重构等多媒体应用已经有了相当 广泛的应用，并且发展前景可观。由于具有极其出色的优良特性，比如多尺度多分 辨表示，高效的能量聚合能力等，基于离散小波变换DWT的JPEG2000已经成为图像 视频压缩领域最为重要的标准技术之一。在JPEG2000编码的标准广泛应用于各种图 像的压缩领域时，仍旧遗留了很多问题。比如基于DWT变换的JPEG2000标准的运行 速度以及对内存的需求相对基于分块DCT的JPEG标准来说较为苛刻，计算复杂度高 且内存需求量大。

传统的低码率图像压缩方法有基于离散余弦变换DCT的JPEG低码率压缩方法， 以及基于离散小波变换DWT的JPEG2000低码率压缩方法。其中：

基于离散余弦变换DCT的JPEG图像压缩方法，是先把图像分成8×8的图像块， 然后分别对每个图像块分别进行离散余弦变换，最后再对变换后的频域系数进行编 码来进行压缩。这种方法虽然可以通过丢弃不重要的高频系数得到较低的码率传输， 但是不论从图像恢复的客观PSNR值来看，还是边缘纹理的主观清晰度来看都是比较 差的，另外压缩重构的图像在分块的边缘部分还有块状振铃效应。

基于离散小波变换DWT的JPEG2000图像压缩方法，是先将图像进行离散小波变 换，然后对变换后的频域系数进行EBCOT编码来进行图像压缩。而相关的低码率图 像压缩方法一般是直接将经过变换后频域系数中高频部分的不重要系数丢弃，只编 码低频系数部分和高频系数中的重要系数。码率越低，图像压缩恢复时的可用信息 就越少。这种方法在图像压缩编码时没有合理的聚合相关信息，并且在图像恢复解 码时没有预测丢弃的高频信息，因此不论从客观PSNR值还是主观视觉效果来看，低 码率下压缩效果不是很好。

另外，由于自然图像中存在很多重要的纹理信息和边缘方向信息，而传统的基 于离散小波变换DWT的JPEG2000低码率图像压缩方法不能有效的处理这种问题是因 为边缘的方向不可能是完全水平或垂直的，而离散小波变换DWT只能处理严格水平 或垂直的纹理信息，因此它在复杂纹理信息处理方面没有多尺度几何中方向波变换 好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于下采样和插值的低码率图像压缩方法，以克服 上述两种方法在低码率图像压缩时客观PSNR值不高，主观图像质量中纹理部分不 清晰的缺点，提高图像压缩质量。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：

(1)对原始图像进行拉普拉斯金字塔分解，在低通滤波下采样后产生低频子带 信号；

(2)对低频子带信号进行方向自适应编码产生压缩后的低码率压缩图像的码流 信息；

(3)对低码率压缩图像的码流信息进行方向自适应提升解码，产生重构的低频 子带信号；

(4)对解码后的低频子带信号进行方向波插值恢复，产生重构后的图像。

本发明由于采用拉普拉斯金字塔方式的下采样，避免了频率混叠现象，增强了 变换系数的各向异性，保留了所有方向上的图像信息，它的冗余特性在下采样时具 有更好的保留图像纹理信息的作用；另外，这种下采样方式在滤波中考虑到了相邻 像素间的相关性以及相关性强弱关系，因此用于低码率下的图像重构能取得更好的 效果；同时由于本发明所采用的方向波变换是一种具有方向特性的多尺度几何变换 方法，不仅保留了标准二维离散小波变换可分离性质和简易性，而且用它进行插值 恢复，能够更好的保留下采样后低分辨率图像中的纹理信息和方向信息，得到具有 相对较高的客观PSNR值和更好的主观视觉效果。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明采用的Lena和Baboon两幅标准测试图像；

图3是JPEG2000方法在码率为0.125bpp时对图2的压缩效果图；

图4是本发明方法在码率为0.125bpp时对图2的压缩效果图。

具体实施方式

参照图1，本发明的具体实现步骤如下：