[发明专利]无线内窥镜系统的准无损图像压缩和解压缩方法

摘要

本发明属于医学数字图像压缩技术领域，其特征在于它是一种基于先缩后彩色插值的图像压缩及解压缩方法，在压缩前用低通滤波器去除图像的高频成分，用质量控制因子来控制被滤波像素点占整个图像的百分比，以改进图像质量，用感兴趣区来确定无须压缩后直接进入编码的像素点区以保证所感兴趣区的图像质量。无损压缩采用JPEG－LS无损压缩编码。相应地提供了硬件框图。在对标准图像数据库中的7幅自然图像进行压缩试验，它可以实现信噪比从46.37dB到无穷大范围内连续可调，相应的压缩码率从3.3比特/像素点到6.9比特/像素点范围变化；在对无线内窥镜图像进行压缩时，可以获得平均图像压缩码率2.18比特/像素点，且PSNR大于47.57dB。

主权项

1.无线内窥镜系统的准无损图像压缩和解压缩方法，其特征在于该方法是一种用于无线内窥镜系统的基于先压缩后彩色插值的图像压缩、解压缩方法，所述方法由压缩方法及解压缩方法依次组成，其中：无线内窥镜系统的准无损图像压缩方法是对图像传感器输出的有很多高频分量的Bayer彩色图像阵列数据用低通滤波器对该数字图像数据的三个分量R、B和G分别进行低通滤波，然后再对滤波后所述的三个图像分量数据分别用无损压缩编码进行压缩的一种方法，其中所述Bayer彩色图像阵列中，图像G分量数据呈菱形，数据量占整个Bayer图像数据量的1/2，R和B分量呈矩形，各占整个Bayer图像数据量的1/4，所述无损压缩编码是指JPEG-LS压缩编码；所述压缩方法依次含有以下步骤：步骤11：向无线内窥镜胶囊内的JPEG-LS压缩编码控制单元设定以下低通滤波用的输入参数：质量控制因子，即被滤波的像素点占整个图像像素点百分比，用q表示；在所述无线内窥镜胶囊内的低通滤波器中，横向滤波时均匀地选择应该滤波的列；纵向滤波时，均匀地选择应滤波的行；感兴趣区，用ROI表示，该区内包含了不进行滤波以供直接进行无损压缩像素点的位置和形状，该ROI表示进行无损压缩的处理能力；步骤12：步骤11中的JPEG-LS压缩编码控制单元在收到q及ROI后，把该数据送往位于所达无线内窥镜胶囊内低通滤波器中的低通滤波控制器并存储；步骤13：所述无线内窥镜胶囊内最前端的数字图像传感器采集Bayer阵列彩色数据，并在所述JPEG-LS压缩编码控制单元所发出的同步信号控制下把该Bayer阵列彩色数据送往所述低通滤波器中；步骤14：所述低通滤波器内的低通滤波控制单元按照设定的ROI把不需要滤波的数据送往所述低通滤波器中内置的缓存SRAM；对于需要进行滤波的数据，首先对G分量进行菱形到矩形的变换操作，即把所述Bayer格式的彩色图像数据中的菱形G分量的空点去掉，然后把剩下的数据直接组合成一个矩形，所以用同一组滤波器，按照以下步骤对G、B、R分量分别用G分量低通滤波器和B、R分量滤波器滤波后，存入所述相应低通滤波器的内置缓存SRAM中：第I步：横向滤波，以消弱原始图像中水平方向的高频成分，所述横向滤波按列由左至右依次顺序进行，表示向下取整操作，即滤波后第1列图像数据＝原第1列图像数据，第II步：对所述第I步得到的新数据进行纵向滤波，以平滑纵向的高频成分，所述纵向滤波按行有上至下依下述顺序进行，表示向上取整，即滤波后第1行图像数据＝原第1行列图像数据，步骤15：所述JPEG-LS压缩编码控制单元把所述低通滤波器内置的SRAM中所存储的滤波后的图像数据送往位于所述无线内窥镜胶囊内的SRAM中待全部图像数据滤波后，把所述于滤波后的图像数据送往一个内置于所述无线内窥镜胶囊中的JPEG-LS编码器中；步骤16：所述JPEG-LS编码器在JPEG-LS压缩编码控制单元的控制下对所收到的全部滤波后的图像数据按JPEG-LS无损压缩编码进行无损压缩。步骤17：待步骤16所述的压缩操作完成后，所述JPEG-LS编码器把压缩后的图像数据存储到所述SRAM中并送至信道编码单元，进行编码后输出到位于所述无线内窥镜胶囊内的无线收发器，以无线方式发送到体外；无线内窥镜系统的无损和准无损图像解压缩方法且在体外的JPEG-LS无损解码的控制单元控制下按以下步骤进行的：步骤21：体外无线收发装置接收所述无线内窥镜胶囊中的相应装置发来的依次经过滤波、压缩数据后，所述数据送往一个JPEG-LS解码器进行解码；步骤22：所述JPEG-LS解码器对步骤21中的压缩数据解码后，分别把G分量以及B、R分量送往G分量重构滤波器和B、R分量重构滤波器进行重构滤波；步骤23：步骤22中所述重构滤波器依次按以下步骤对所述G分量和B、R分量分别进行重构滤波：第I步：所述重构滤波器把设定的ROI区域内不需要重构滤波的数据送往该重构滤波器中内置的缓存SRAM中；对于需要重构滤波的数据按照设定的q值依次按以下所述纵向重构滤波和横向重构滤波进行；第II步：纵向重构滤波：按以下公式顺次逐行由下至上进行，已恢复纵向原始数据；重构后第m行图像数据值＝2*原第m行图像数据值-原第m-1行图像数据值，重构后第m-1行图像数据值＝2*原第m-1行图像数据值-原第m-2行图像数据值，                             …重构后第2行图像数据值＝2*原第2行图像数据值-原第1行图像数据值，重构后第1行图像数据值＝原第1行图像数据值，第III步：横向重构滤波：对第II步得到得新数据按以下公式顺次逐列从右至左进行，以完成水平方向数据的恢复；重构后第m列图像数据值＝2*原第m列图像数据值-原第m-1列图像数据值，重构后第m-1列图像数据值＝2*原第m-1列图像数据值-原第m-2列图像数据值，                          …重构后第2列图像数据值＝2*原第2列图像数据值-原第1列图像数据值，重构后第1列图像数据值＝原第1列图像数据值；第IV步：把重构滤波后的图像数据送往所述内置的SRAM中；步骤24：所述重构滤波器把经过重构滤波的G分量数据送往菱形到矩形变换器中进行变换；步骤25：把步骤23得到的重构滤波后的B、R分量数据以及步骤24得到的重构滤波后又经过变换的G分量数据送往一个加法器相加后得到已恢复的原始Bayer彩色图像数据；步骤26：把步骤25得到的数据送往一个彩色插值处理器按拉普拉斯方法插值后得到全彩色图像数据。