專利名稱：一種用于圖像壓縮的快速方向小波變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種用于圖像壓縮的快速方向小 波變換方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像的應(yīng)用非常普遍。因此，關(guān)于數(shù)字圖像如何有效顯示和存儲的標(biāo)準(zhǔn)就非 常關(guān)鍵。當(dāng)今，最為成功并且正在使用的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)是有聯(lián)合圖像專家組(JPEG)所 制訂的。JPEG2000作為最新的一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可以在追求高倍壓縮比的同時恢復(fù) 出較高品質(zhì)的圖像。JPEG2000壓縮標(biāo)準(zhǔn)中對圖像進(jìn)行二維小波變換后，再對小波系數(shù)進(jìn)行編碼。與原 始圖像相比，小波系數(shù)的能量分布更加集中，有利于圖像壓縮。JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維小波變換通過行列法實現(xiàn)，對圖像的每一行和每一列依次 作一維小波變換。水平和垂直方向都低通(LL)、水平高通垂直低通子帶(HL)、水平低通垂 直高通子帶(LH)、水平和垂直都高通的子帶(HH)四類子帶的小波系數(shù)的分別對應(yīng)圖像中 的低頻分量、與水平線夾角為0度、90度或士45度的邊緣或紋理。在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)對圖像做二維小波變換時，因為圖像中存在方向不為0度、90度 或士45度中任意一個的邊緣或紋理中的像素，其對應(yīng)的小波系數(shù)就分散在HL、LH和HH子 帶中。因此，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的小波變換不能有效集中這些邊緣或紋理中像素的能量。當(dāng) 壓縮倍數(shù)增大時，重構(gòu)圖像中的這些邊緣或紋理失真嚴(yán)重。為了使得高倍壓縮下，壓縮圖像中的邊緣或紋理保持較好的視覺質(zhì)量，需要對 JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中采用的行列法小波變換進(jìn)行改進(jìn)，從而有效集中圖像中各種方向的邊緣或 紋理的能量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種有效集中圖像中各種方向的邊緣和紋理能量的方法， 從而在壓縮倍數(shù)增大時也可以精確的重構(gòu)圖像的邊緣或紋理。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方法一種用于圖像壓縮的快速方向小波變換方法，包括步驟a.離散化所述圖像中邊緣或紋理中像素為設(shè)定數(shù)目的方向；b.對所述圖像進(jìn)行分割，劃分為大小相同、相鄰但不相交的多個子塊；c.依據(jù)子塊小波系數(shù)能量最小原則，依次得出每個所述子塊對應(yīng)的紋理或邊緣中 像素的方向并設(shè)定所述子塊中所有像素的方向均為得出的方向；d.根據(jù)步驟c所得出的方向?qū)D像進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換。優(yōu)選的，所述步驟1包括離散化后得出的方向不為0度、90度或士 45度時，采用折線近似的方法，設(shè)定所述方向為與所述得出的方向最接近的0度、90度或士45度中的一個。優(yōu)選的，所述步驟3包括cl.設(shè)定所有所述子塊中像素的邊緣或紋理方向均相同，依據(jù)每個所述設(shè)定方向 分別對所述子塊中像素進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換，得到每一個方向?qū)?yīng)的小波系數(shù)。c2.計算每個子塊對應(yīng)的不同方向的小波系數(shù)塊的能量。取能量最小的小波系數(shù) 塊對應(yīng)的方向為圖像塊中像素的方向。優(yōu)選的，所述步驟d包括dl.沿圖像列方向進(jìn)行自適應(yīng)方向小波變換，分為以下步驟dll.對像素方向進(jìn)行預(yù)處理；dl2.根據(jù)預(yù)處理后像素的方向?qū)γ恳涣械南袼剡M(jìn)行方向提升運算；d2.沿圖像行方向進(jìn)行自適應(yīng)方向小波變換，分為以下步驟d21.對像素方向進(jìn)行預(yù)處理；d22.根據(jù)預(yù)處理后像素的方向?qū)γ恳恍械南袼剡M(jìn)行方向提升運算。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例公開了一種用于圖像壓縮的快速方向 小波變換方法，通過設(shè)定圖像中邊緣或紋理的方向。接著對圖像進(jìn)行分割劃分子塊。依據(jù) 子塊小波系數(shù)能量最小的原則，確定每個子塊對應(yīng)的紋理或邊緣中像素的方向。根據(jù)圖像 中像素點的方向，進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換，從而有效的集中了這些邊緣或紋理中的能量， 提高了圖片的質(zhì)量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1至圖10為本發(fā)明實施例子塊中像素方向的示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在現(xiàn)有技術(shù)中，圖像中邊緣或紋理中的像素方向不為0度、90度或士45度中任意 一個，其對應(yīng)的小波系數(shù)分散在HL、LH和HH子帶中。因此，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的小波變換不 能有效集中這些邊緣或紋理中的能量。為了解決上述問題，本發(fā)明實施例在進(jìn)行自適應(yīng)方向小波變換前，先離散化圖像 中邊緣或紋理的像素的方向，預(yù)先設(shè)定方向個數(shù)的和每個方向的方向值。具體的，圖像可以被分為NXN大小不重疊的子塊。需要說明的是，雖然這里討論 的塊大小為NXN，但也可使用諸如NXM大小的塊，這里N和M為正整數(shù)，但不一定相等。本 發(fā)明實施例討論的典型的塊大小為4X4，也可使用其它整數(shù)大小的子塊。
如圖1至圖9所示，給出了離散化后4X4大小的子塊中的邊緣或紋理中像素的方 向。圖1圖8中虛線的方向代表子塊中紋理或邊緣中像素的方向，其中空心圓表示圖像像 素，分別為-45、45、-75、90、75、15、0、-15。因為與水平線夾角為_75、75、15、-15的直線與 圖像的行或列的交點不是圖像像素，其灰度值無法由需壓縮的圖像直接得到。本發(fā)明實施 例采用折線近似的方法，將方向為-75、75、15、-15的像素分別設(shè)定為0度、90度或士45度 中與之最接近的的一個。如圖9所示，例如方向為75時，交點(空心方格)不是圖像像素， 圖像中每個子塊中像素的方向近似與之最為接近的圖5。設(shè)離散化后子塊中邊緣或紋理中像素的的方向為θ k，k = 1，. . .，K，確定圖像中 像素的方向可分為以下步驟1.分割圖像為相同大小的不重疊子塊，子塊分割方法與離散化圖像中邊緣或紋理 方向的過程相同。記分割得到的子塊為By，i，j為子塊By左上角像素在圖像中的坐標(biāo)。2.設(shè)定圖像中所有子塊的方向均為θ@，對圖像進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換，得到 方向θ 時，每個子塊By對應(yīng)的小波系數(shù)Bk^jt53.對所有離散的方向值，重復(fù)步驟2所述過程，得到所有子塊對應(yīng)的所有方向的 小波系數(shù) B1Ypk= 1，...，K。4.計算每個子塊對應(yīng)的所有方向的高頻小波系數(shù)的能量Ε1 = Σ ^⑴其中Cy為By對應(yīng)的高頻小波系數(shù)。5.子塊By的方向θ υ為對應(yīng)的小波高頻系數(shù)能量最小的方向
權(quán)利要求
1.一種用于圖像壓縮的快速方向小波變換方法，其特征在于，包括步驟a.離散化所述圖像中邊緣或紋理中像素為設(shè)定數(shù)目的方向；b.對所述圖像進(jìn)行分割，劃分為大小相同、相鄰但不相交的多個子塊；c.依據(jù)子塊小波系數(shù)能量最小原則，依次得出每個所述子塊對應(yīng)的紋理或邊緣中像素 的方向并設(shè)定所述子塊中所有像素的方向均為得出的方向；d.根據(jù)步驟C所得出的方向?qū)D像進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟a包括離散化后得出的方向不為0度、90度或士45度時，采用折線近似的方法，設(shè)定所述方向 為與所述得出的方向最接近的0度、90度或士45度中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟c包括cl.設(shè)定所有所述子塊中像素的邊緣或紋理方向均相同，依據(jù)每個所述設(shè)定方向分別 對所述子塊中像素進(jìn)行自適應(yīng)小波提升變換，得到每一個方向?qū)?yīng)的小波系數(shù)；c2.計算每個子塊對應(yīng)的不同方向的小波系數(shù)塊的能量。取能量最小的小波系數(shù)塊對 應(yīng)的方向為圖像塊中像素的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟d包括 dl.沿圖像列方向進(jìn)行自適應(yīng)方向小波變換，分為以下步驟 dll.對像素方向進(jìn)行預(yù)處理；dl2.根據(jù)預(yù)處理后像素的方向?qū)γ恳涣械南袼剡M(jìn)行方向提升運算； d2.沿圖像行方向進(jìn)行自適應(yīng)方向小波變換，分為以下步驟 d21.對像素方向進(jìn)行預(yù)處理；d22.根據(jù)預(yù)處理后像素的方向?qū)γ恳恍械南袼剡M(jìn)行方向提升運算。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種用于圖像壓縮的快速方向小波變換方法，通過設(shè)定圖像中邊緣或紋理的方向。接著對圖像進(jìn)行分割劃分子塊。依據(jù)子塊小波系數(shù)能量最小的原則，確定每個子塊對應(yīng)的紋理或邊緣中像素的方向。根據(jù)圖像中像素點的方向，沿邊緣或紋理的方向進(jìn)行小波提升變換，使得邊緣或紋理上小波系數(shù)的能量集中在少數(shù)絕對值較大的系數(shù)中，小波變換高頻系數(shù)的絕對值明顯減小。量化后這些較大的系數(shù)更容易被保留。從而可以得到邊緣或紋理更加清晰的重構(gòu)圖像。
文檔編號G06T9/00GK101996411SQ200910168509
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者成禮智, 王紅霞, 陳波 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)