[发明专利]一种基于离散Krawtchouk正交多项式的图像无损压缩方法有效
申请号: | 201510808019.3 | 申请日: | 2015-11-20 |
公开(公告)号: | CN105472395B | 公开(公告)日: | 2019-03-08 |
发明(设计)人: | 陆刚;肖斌;张艳红;李伟生 | 申请(专利权)人: | 重庆邮电大学 |
主分类号: | H04N19/625 | 分类号: | H04N19/625;H04N19/91 |
代理公司: | 重庆市恒信知识产权代理有限公司 50102 | 代理人: | 刘小红 |
地址: | 400065 *** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 离散 krawtchouk 正交多项式 图像 无损 压缩 方法 | ||
本发明请求保护一种基于离散Krawtchouk正交多项式的图像无损压缩方法,属于数字图像压缩技术领域。本发明的编码及解码方法在进行二维正向/反向正交变换时,采用二维整数正向/反向离散Krawtchouk正交多项式变换来替代现有技术所使用的其它整数变换方法,实现无损压缩,可以有效地解决编码器失配问题,实现无损编码,而且具有较高的压缩性能以及更好的可扩展性。本发明矩阵变换实现从整数映射到整数,且在原位之间计算,完好地重构图像,降低了硬件资源消耗,有利于硬件实现。
技术领域
本发明属于数字图像压缩领域,具体涉及一种图像的编码及解码方法。
背景技术
由于图像数据在空间上具有较强的相关性,而二维离散正交变换则是去除图像像素间冗余度的有效方法,因此广泛应用于传统的图像编码标准(如:JPEG等)。图像的编解码的过程包括以下几个步骤:
编码过程:
1、输入图像。
2、将图像分成8×8的块,进行二维正向离散正交变换,得到变换域系数。
3、对系数进行熵编码,即利用哈夫曼编码、算术编码等编码方法进行压缩操作,得到编码后的数据;此时可将编码后的数据进行传输。
解码过程:
1、对编码后的数据进行熵解码,即利用反哈夫曼编码、反算术编码对压缩数据进行解码。
2、进行二维反向离散正交变换,得到原来的图像。
3、显示图像。
目前最常用的二维离散正交变换是离散余弦变换(DCT),因为其能量集中性能非常接近统计最佳的KL变换,因此常用于图像数据和视频数据的块变换编码。但这种技术有以下缺陷:第一、DCT变换矩阵的部分系数是无理数,经过正向离散变换和反向离散变换之后,不能得到与原始数据相等的数值。第二、变换之后的量化会造成高频信息的损失,因而导致在低码率下分块边缘容易产生方块效应是其存在的缺点,并且同样不能实现图像的无损压缩。
下表给出了一些常见的图像编码标准及其采用的二维正交变换方法。
发明内容
为了解决现有方法存在的解码器失配以及扩展性差的问题,提出一种能实现无损编解码的基于离散Krawtchouk正交多项式变换的图像无损压缩方法。本发明的技术方案如下:一种基于离散Krawtchouk正交多项式变换的图像无损压缩方法,其包括压缩过程和解压缩过程,其中压缩过程包括:101、图像数据输入步骤;102、采用二维整数正向离散Krawtchouk正交多项式对图像数据进行变换步骤;103、熵编码器压缩步骤,解压缩过程包括:104、熵解码器解压缩步骤;105、二维整数反向离散Krawtchouk正交多项式变换步骤;106、图像显示步骤。
进一步的,所述步骤102二维整数正向离散Krawtchouk正交多项式变换步骤具体为:201、将输入的图像分为大小为N×N的数据块,N表示长或宽方向上像素点的个数;
202、将离散Krawtchouk正交多项式变换的基矩阵分解为至多N+1个单行基本可逆矩阵相乘的形式,得到变换的中间矩阵;
203、将二维整数正向离散Krawtchouk正交多项式变换的中间矩阵与输入图像数据进行二维整数正向离散Krawtchouk正交多项式变换,并将得到的结果生成为新的矩阵,完成变换步骤。
进一步的,步骤采用能量抑制的方法使靠前的单行基本可逆阵元素值尽量小,避免其取整误差的影响会在后级累计,严格限制其取整误差。
进一步的,一维整数正向离散Krawtchouk正交多项式变换具体按照以下公式
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