[发明专利]一种基于空域下采样模式的高效图像压缩方法

权利要求书

1.一种基于空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，…，B_i，…，B_N，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，图像块的下采样

首先，定义大小为8×8的下采样图像块为B'_i；这里，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，用步骤1中产生的图像块B_i的第1列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第1列；用B_i的第3列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第2列；用B_i的第5列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第3列；用B_i的第7列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第4列；用B_i的第9列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第5列；用B_i的第11列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第6列；用B_i的第13列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第7列；用B_i的第15列中位于奇数行的8个元素按照从上到下的顺序生成B'_i的第8列，

即Bi′=β1,1′β1.2′···β1,n′β2,1′β2,2′···β2,n′············βm,1′βm,2′···βm,n′=β1,1β1,3···β1,15β3,1β3,3···β3,15············β15,1β15,3···βu,v;]]>

这里，β'_m,n是B'_i中的元素，m代表B'_i内元素的横坐标，n代表B'_i内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤8，1≤n≤8；β_u,v是B_i中的元素，u代表图像块B_i内元素的横坐标，v代表图像块B_i内元素的纵坐标，u和v同时为奇数，1≤u≤16，1≤v≤16；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3，下采样图像块的编码和解码

对步骤2得到的图像块B'_i使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为

这里，是中的元素，m代表内元素的横坐标，n代表内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m1≤8，1≤n1≤8；

接着，对图像块B'_i使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为

最后，对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为

即

这里，是中的元素，m代表内元素的横坐标，n代表内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤8，1≤n≤8；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4，编码图像块的上采样

首先，定义大小为16×16的上采样图像块为B″_i；这里，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，用的第1列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第1列中奇数行上的8个元素；用的第2列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第3列中奇数行上的8个元素；用的第3列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第5列中奇数行上的8个元素；用的第4列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第7列中奇数行上的8个元素；用的第5列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第9列中奇数行上的8个元素；用的第6列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第11列中奇数行上的8个元素；用的第7列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第13列中奇数行上的8个元素；用的第8列中的8个元素按照从上到下的顺序生成B″_i第15列中奇数行上的8个元素；

然后，用传统的双三次插值方法对对B″_i中位于(u,v)位置上的像素点进行插值，得到插值后的像素矩阵，记为

这里，u代表B″_i内像素点的横坐标，v代表B″_i内像素点的纵坐标，u和v是自然数，并且u和v不同时为奇数，1≤u≤16,1≤v≤16；是中的元素，m代表内元素的横坐标，n代表内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤16，1≤n≤16；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5，计算解码像素矩阵的均方误差

用传统的计算均方误差的方法计算步骤4中得到的像素矩阵与步骤1中产生的图像块B_i之间的均方误差，记为这里，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6，用传统的编码方法编码原始图像块

首先，将步骤1中所产生的大小为16×16的图像块B_i，按照传统的JPEG图像压缩标准中图像分块的方法分为4个互不重叠，大小为8×8的图像块，记为

其中，

这里，是中的元素，m1代表内元素的横坐标，n1代表内元素的纵坐标，m1和n1是自然数，1≤m1≤8，1≤n1≤8；是中的元素，m2代表内元素的横坐标，n2代表内元素的纵坐标，m2和n2是自然数，1≤m2≤8，1≤n2≤8；是中的元素，m3代表内元素的横坐标，n3代表内元素的纵坐标，m3和n3是自然数，1≤m3≤8，1≤n3≤8；是中的元素，m4代表内元素的横坐标，n4代表内元素的纵坐标，m4和n4是自然数，1≤m4≤8，1≤n4≤8；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；

其次，对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为

这里，是中的元素，m1代表内元素的横坐标，n1代表内元素的纵坐标，m1和n1是自然数，1≤m1≤8，1≤n1≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为

这里，是中的元素，m2代表内元素的横坐标，n2代表内元素的纵坐标，m2和n2是自然数，1≤m2≤8，1≤n2≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为

这里，是中的元素，m3代表内元素的横坐标，n3代表内元素的纵坐标，m3和n3是自然数，1≤m3≤8，1≤n3≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的编码方法进行编码，得到编码后的图像块，记为

这里，是中的元素，m4代表内元素的横坐标，n4代表内元素的纵坐标，m4和n4是自然数，1≤m4≤8，1≤n4≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中计算编码比特数的方法计算编码比特数，记为

将相加得到图像块B_i的编码比特数，记为这里，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，对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为

这里，是中的元素，p1代表内元素的横坐标，q1代表内元素的纵坐标，p1和q1是自然数，1≤p1≤8，1≤q1≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为

这里，是中的元素，p2代表内元素的横坐标，q2代表内元素的纵坐标，p2和q2是自然数，1≤p2≤8，1≤q2≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为

这里，是中的元素，p3代表内元素的横坐标，q3代表内元素的纵坐标，p3和q3是自然数，1≤p3≤8，1≤q3≤8；

对图像块使用传统的JPEG图像压缩标准中的解码方法进行解码，得到解码后的图像块，记为

这里，是中的元素，p4代表内元素的横坐标，q4代表内元素的纵坐标，p4和q4是自然数,1≤p4≤8，1≤q4≤8；

其中，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；

然后，将图像块按照从上到下，从左到右的顺序，组成一个大小为16×16的图像块，记为b_i,

这里，

这里，是b_i中的元素，m代表b_i内元素的横坐标，n代表b_i内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤16，1≤n≤16；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；

最后，用传统的计算均方误差的方法计算图像块b_i与步骤1中产生的图像块B_i之间的均方误差，记为这里，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7，最优编码和解码模式的选择

首先，对步骤1产生的图像块B_i，用步骤3得到的比特数和步骤5得到均方误差相乘，将相乘的结果记为用步骤6得到的比特数和均方误差相乘，将相乘的结果记为比较和的大小，如果那么选择步骤2～步骤4的编码和解码方法对步骤1中产生的图像块B_i进行编码和解码；如果那么选择步骤6的编码和解码方法对步骤1中产生的图像块B_i进行编码和解码。将解码后得到图像块，记为b_i,

即

这里，α_m,n是b_i中的元素，m代表b_i内元素的横坐标，n代表b_i内元素的纵坐标，m和n是自然数，1≤m≤16，1≤n≤16；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；

然后，将对图像块B_i进行编码后得到的编码比特数记为Bit_i，如果如果这里，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8，重建图像

对于步骤7中产生的重建图像块b_i，采用传统的JPEG图像压缩标准中图像块合成图像的方法，产生重建图像，记为这里，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。