[发明专利]一种基于图像块相似性的图像压缩及解压缩方法

摘要

一种基于图像块相似性的图像压缩及解压缩方法，通过对图像数据进行分块，选取其中的图像块作为基准图像块，然后通过计算图像块之间的PSNR来寻找相似的图像块，在找到相似图像块后将图像块编号或经处理得到的数据通过信息隐藏方法隐藏到基准图像块中，然后只对基准图像块进行图像压缩，最后将压缩后的图像数据按照一定的信息格式进行传输；接收端根据信息格式中的字节提取每一个基准图像块的数据并对其进行解压缩，然后利用解隐藏算法得到隐藏的相似图像块编号等信息，然后根据基准图像块和相似图像块编号恢复原始图像数据。本方法将待压缩图像数据量减少1/3,从而减少图像压缩处理资源的消耗，将现有图像的压缩性能提高1.5倍,进一步提高传输效率。

主权项

一种基于图像块相似性的图像压缩方法，其特征在于：包括步骤如下：(1)设定原始图像的像素为M×N，将原始图像分块为k个小块图像，分块后的每个小块图像的像素为m×n，则得到的图像块个数k个小块图像分别表示为B1，B2，...Bk，其序列编号B依次为1，2，…，k；(2)设定阈值T，在序列B1，B2，...Bk中，i从1开始，将Bi与Bi以外的图像块Bj逐一进行PSNR计算得到多个PSNR的值，将每个PSNR的值和阈值T相比较，该PSNR计算得到的值大于等于阈值T，则判定进行PSNR计算的这两个图像块Bi与Bj相似，并记录与Bi相似的图像块Bj的编号为bi，Bi作为基准图像块，用Bi替换Bj；若PSNR计算得到的值小于阈值T，则判定进行PSNR计算的这两个图像块Bi与Bj不相似，Bi和Bj不进行替换，更新序列B1，B2，...Bk，1≤i≤k,1≤j≤k；i≠j；(3)当i≠k时,将i加1后，判断此时Bi是否在步骤(2)更新后的序列中，若此时Bi在步骤(2)更新后的序列中，返回步骤(2)；若此时Bi不在步骤(2)更新后的序列中，则i的值再每次加1，直至Bi在步骤(2)更新后的序列中，返回步骤(2)，直至i＝k时，停止进行PSNR计算；(4)若步骤(2)未找到与Bi相似的图像块Bj，则进行步骤如下：(a)将步骤(2)中的阈值T与步骤(2)中得到的多个PSNR的值做差，将差值从小到大排列成一个序列，从序列的第p个差值开始，p从1开始，即从差值最小的进行PSNR计算的两个图像块开始，将该差值对应的两个图像块中的一个图像块作为基准图像Bt，t的取值范围为[1，k]，另一个图像块作为对比图像块，并统计这两个图像块相差的最大像素值，将该最大像素值对应的对比图像块上该位置的像素值Hi利用基准图像Bt同样位置的像素值进行替代，然后再计算这两个图像块的PSNR值，将该PSNR的值和阈值T相比较，若得到的PSNR值大于等于阈值T，则判定已经找到相似的图像块，并将这些像素值Hi即替换像素的最大值及位置信息进行记录；若得到的PSNR值仍小于阈值T，进行步骤(b)；(b)将p的值加1，返回步骤(a),直至步骤(a)中差值的序列中所有差值遍历完毕，若步骤(a)未找到相似的图像块，则进行步骤(c)；若找到相似图像块，记录这些像素值Hi及位置信息；(c)将步骤(2)中的阈值T与步骤(2)中得到的多个PSNR的值做差，将差值从小到大排列成一个序列，从序列的第p个差值开始，p从1开始，即从差值最小的进行PSNR计算的两个图像块开始，将该差值对应的两个图像块中的一个图像块作为基准图像Bt，另一个图像块作为对比图像块，并统计这两个图像块相差的次最大像素值，将该次最大像素值对应的对比图像块上该位置的像素值Li即替换像素的次大值利用基准图像Bt同样位置的像素值进行替代，然后再计算这两个图像块的PSNR值，将该PSNR的值和阈值T相比较，若得到的PSNR值大于等于阈值T，则判定已经找到相似的图像块，并将这些像素值Li及位置信息进行记录；若得到的PSNR值仍小于阈值T，进行步骤(d)；(d)将p的值加1，返回步骤(a),直至步骤(a)中差值的序列中所有差值遍历完毕,若步骤(a)未找到相似的图像块，则判定无法找到相似的图像块，寻找结束；(5)若步骤(2)找到相似图像块，与步骤(2)的图像块Bi相似的图像块为bi，其编号为i，对i进行二进制编码得到二进制码流，然后将该二进制码流利用信息隐藏算法存储在对应的Bi图像块中；若步骤(2)找到相似图像块,对步骤(2)得到的Bi进行N倍图像压缩，与Bi相似的图像块不再进行压缩；(6)若步骤(4)找到相似图像块，与步骤(4)的图像块Bt相似的图像块为bn，其编号为n，将n及步骤(4)的Hi、Li的值和位置信息进行二进制编码后，组成二进制码流，然后利用信息隐藏算法存储在对应的Bt图像块中；若步骤(4)找到相似图像块，对步骤(4)得到的Bt进行N倍图像压缩，与Bt相似的图像块不再进行压缩；(7)对步骤(5)和步骤(6)压缩后的图像数据进行传输，在对步骤(5)和步骤(6)每一个图像块压缩完成后，需要对压缩的每一个图像块进行打包形成数据包，数据包包括头部和载荷数据,在数据包头部包括同步字节、帧类型字节和压缩的图像块Bi或Bt的编号信息，即压缩的图像块Bi或Bt在步骤(1)序列B中的位置；同步字节为A1、A2，A1和A2同时出现表示定位到数据包的开始，直至再次出现A1和A2表示这个数据包的下一个数据包开始；帧类型字节包括两种，分别是01与02，01代表载荷数据中所隐藏的为步骤(2)中相似图像块为bi的数据包，02代表载荷数据中所隐藏的为步骤(4)中相似图像块为bn的数据包，载荷数据为压缩后的图像块数据Bi或Bt。