[发明专利]一种基于改进二进制烟花算法的图像压缩方法

权利要求书

1.一种基于改进二进制烟花算法的图像压缩方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

步骤一、将原始图像矩阵等分成不重叠的子块，按照CPU核心数均分子块处理任务，进行并行计算处理；

步骤二、利用块截断编码方法计算每个子块中R、G、B三个信道相应的位图MR、MG、MB，标记三个位图中元素不一致的对应位置，将所得的三个位图合并成一个初始位图；

步骤三、采用W-plane方法计算每个子块的公共位图，从公共位图中选出在MR、MG、MB位图中元素不一致的对应位置的元素，将其按顺序排列生成初始化序列；

步骤四、将初始化序列作为输入，利用改进二进制烟花算法计算出每一个子块的优化解与其对应的最终位图以及相应的六个量化值；

步骤五、判断是否处理完所有的子块，如果否，则对未处理的子块继续进行处理；如果是，则重构子块，并组合子块重构图像；

其中，所述步骤四的改进二进制烟花算法具体为：

(1)初始化烟花：N个烟花{X_i|i＝1，2，...，N}，当i＝1时，X_i＝I_new；当i≠1时，X_i为随机生成的元素值为0或1长度与初始化序列I_new长度L相同的数组；

(2)计算代价值：将烟花代入初始位图依次替换MR、MG、MB位图中元素不一致的对应位置的元素，生成与之对应的完整位图FT；通过FT计算六个量化值c_RH、c_RL、c_GH、c_GL、c_BH、c_BL，满足*＝R、G、B，计算每个烟花的代价值为：其中，*_xy为子块对应*＝R、G、B三个信道在(x，y)处的像素值，q为FT中值等于1的元素的个数，FT_ij为FT中在(x，y)处的元素；

(3)根据公式①，计算第i个烟花产生的爆炸火花数目nmb_i与爆炸半径scope_i：

其中，为四舍五入取整，M、ε为人为设定的固定常数，y_min、y_max分别为N个烟花中代价值的最小值和最大值；为了加速烟花变异，防止一些代价极小的烟花产生爆炸半径为0的情况，采取了在计算烟花的爆炸半径时自动加1的措施；

(4)计算每个烟花X_i生成的nmb_i个爆炸火花{S_j|j＝1，2，...，nmb_i}：nmb_i次随机在X_i上选scope_i个位置作为爆炸范围{R_j|j＝1，2，...，nmb_i}，对X_i在爆炸范围内的元素进行变异生成{S_j|j＝1，2，...，nmb_i}，变异即元素值由0变为1，由1变为0；

(5)计算高斯变异火花{A_j|j＝1，2，...，G}：前两个高斯变异火花由X_i中代价值最大X_wrose和最小X_better的两个烟花根据随机产生的交叉范围互相交换元素后生成，其余G-2个高斯变异火花由从N个烟花中随机选取的G-2个烟花按逐个逐位变异得到；

(6)生成N个新一代烟花：选出烟花、爆炸火花、高斯变异火花中代价值最小的火花做为第1个新一代烟花，剩余N-1个新一代烟花使用轮盘赌的方法从烟花、爆炸火花、高斯变异火花中选择；

(7)将N个新一代烟花作为步骤(2)的输入，直到达到指定的循环次数IterNum，输出代价值最小的烟花X_best与其对应的完整位图FT以及六个量化值c_RH、c_RL、c_GH、c_GL、c_BH、c_BL。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进二进制烟花算法的图像压缩方法，其特征在于，所述步骤一具体为：将原始图像的三维矩阵P_m×n×3分割成为大小为l×s×3且不重叠的M个子块{B_k|k＝1，2，...，M}，每个子块大小相等，取l＝s＝4或者l＝s＝8；然后根据处理计算机的CPU的核心数c来均分M个子块处理任务，利用并行计算同时处理c个子块。