本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在大多數(shù)的空間探測(cè)技術(shù)中，將傳感器采集到的圖像傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行研究是必不可少的?？臻g圖像傳感器采集到的圖像一般具有高分辨率、巨幅面、多波段的特點(diǎn)，直接導(dǎo)致海量的圖像數(shù)據(jù)和很高的原始碼速率，因此圖像壓縮技術(shù)對(duì)于圖像傳輸是至關(guān)重要的。

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)包括無(wú)損壓縮和有損壓縮兩類。有損壓縮是在犧牲像元精度的情況下可以達(dá)到較高的壓縮比；而無(wú)損壓縮提供了不丟失信息的壓縮技術(shù)，可以從壓縮數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始圖像，但壓縮比不高。在信息細(xì)節(jié)要求較高的系統(tǒng)中，采用有損壓縮可能導(dǎo)致丟失重要信息，必須采用無(wú)損壓縮。

目前空間應(yīng)用中最常見(jiàn)的圖像無(wú)損壓縮算法是基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮算法。基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮算法針對(duì)圖像局部區(qū)域像素間冗余關(guān)系，利用預(yù)測(cè)器來(lái)減小輸入圖像的圖像熵，實(shí)現(xiàn)圖像信息的數(shù)據(jù)壓縮。這種算法具有很低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性，并能取得較好的壓縮效果。但是當(dāng)圖像數(shù)據(jù)采取基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮算法時(shí)，傳輸編碼碼流中某一位的誤碼不僅造成對(duì)應(yīng)像素的灰度信息錯(cuò)誤，還會(huì)對(duì)所有后續(xù)碼流的解碼結(jié)果產(chǎn)生影響，這樣會(huì)形成誤碼的擴(kuò)散，導(dǎo)致恢復(fù)出來(lái)的信號(hào)面目全非。當(dāng)基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮算法采用變長(zhǎng)編碼時(shí)，誤碼造成的損害更嚴(yán)重，因?yàn)樽冮L(zhǎng)編碼會(huì)使得差錯(cuò)擴(kuò)散到以下各行，使以后的各點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，并使圖像數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)發(fā)生錯(cuò)誤，影響程度取決于出錯(cuò)像素所在的位置。所以缺乏誤碼容忍能力是基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮算法主要的缺點(diǎn)。

圖像數(shù)字通信中，當(dāng)信道傳輸誤碼率超過(guò)一定限度，要保障正常通信，必須對(duì)誤碼實(shí)施糾錯(cuò)處理，這需要將信息進(jìn)行信道編碼，即在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元。但是，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)量很大時(shí)，監(jiān)督碼元的加入會(huì)造成較大的數(shù)據(jù)冗余，會(huì)大大降低壓縮的效率。同時(shí)，因?yàn)樾诺谰幋a是對(duì)待傳輸?shù)膲嚎s碼流進(jìn)行編碼，所以它們雖然具有較強(qiáng)的檢糾錯(cuò)能力，但是仍然會(huì)使得接收端的壓縮數(shù)據(jù)存在一定的誤碼率，進(jìn)而影響解壓縮圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中基于預(yù)測(cè)的無(wú)損壓縮圖像的壓縮比較低、誤像素率較高、解壓縮圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量差，無(wú)法適應(yīng)遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量圖像的無(wú)損壓縮和傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法和系統(tǒng)，其目的在于基于可逆變長(zhǎng)碼構(gòu)造編碼碼表，進(jìn)而對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，得到圖像壓縮碼流，利用圖像壓縮碼流，基于可逆變長(zhǎng)碼，設(shè)計(jì)解碼碼表進(jìn)而得到解壓縮后的圖像，由此解決壓縮圖像的壓縮比較低、誤像素率較高、解壓縮圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量差，無(wú)法適應(yīng)遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量圖像的無(wú)損壓縮和傳輸?shù)募夹g(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法，包括圖像無(wú)損壓縮和圖像解壓縮部分：

圖像無(wú)損壓縮部分包括：

(s1)對(duì)待壓縮圖像的每一行像素點(diǎn)進(jìn)行差分處理得到像素點(diǎn)差分值，基于可逆變長(zhǎng)碼，利用像素點(diǎn)差分值構(gòu)造待壓縮圖像每一行的編碼碼表，并得到碼表信息；

(s2)對(duì)待壓縮圖像的首行像素點(diǎn)，保留所有像素點(diǎn)灰度值并進(jìn)行編碼，得到首行編碼碼流，對(duì)待壓縮圖像的非首行像素點(diǎn)，利用待壓縮圖像的上一行的編碼碼表進(jìn)行編碼，得到非首行編碼碼流；

(s3)在每一行編碼碼流后加上行尾標(biāo)志信息和該行的碼表信息，得到圖像壓縮碼流，傳輸至圖像解壓縮部分；

圖像解壓縮部分包括：

(t1)接收?qǐng)D像壓縮碼流，對(duì)首行圖像壓縮碼流直接獲取首行像素點(diǎn)灰度值并計(jì)算差分值，再基于可逆變長(zhǎng)碼，利用首行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)解碼碼表，對(duì)非首行圖像壓縮碼流，根據(jù)行尾標(biāo)志信息依次獲取碼表信息和非首行編碼碼流；

(t2)對(duì)非首行編碼碼流，利用上一行解碼碼表進(jìn)行解碼，得到當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值，并基于可逆變長(zhǎng)碼，利用當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)當(dāng)前行的解碼碼表，直至得到所有非首行像素點(diǎn)差分值；

(t3)根據(jù)像素點(diǎn)差分值，得到圖像像素點(diǎn)灰度值信息，進(jìn)而得到解壓縮后的圖像。

進(jìn)一步的，步驟(s1)還包括設(shè)置碼字之間的最小距離，進(jìn)而限制編碼碼表中碼字之間的相似度。

優(yōu)選的，設(shè)置碼字之間的最小距離是設(shè)置碼字間的最小漢明距離d，構(gòu)造碼字過(guò)程中保證所選碼字之間的漢明距離不小于d，通常d≥3。

由于在圖像無(wú)損壓縮過(guò)程中利用漢明距離限制了碼字之間的相似度，有效地降低了試錯(cuò)法糾正誤碼過(guò)程中碼字混淆的可能性，進(jìn)一步提高了試錯(cuò)法糾正誤碼的可靠性。

進(jìn)一步的，碼表信息包括碼表參數(shù)和像素點(diǎn)差分值，碼表參數(shù)包括碼字構(gòu)造初始值、像素點(diǎn)差分值個(gè)數(shù)、像素點(diǎn)差分值的表示位數(shù)，像素點(diǎn)差分值包括符號(hào)位和像素點(diǎn)差分值的絕對(duì)值。

進(jìn)一步的，步驟(t2)包括：

(t21)對(duì)非首行編碼碼流，利用上一行解碼碼表進(jìn)行雙向解碼，得到解碼結(jié)果，若解碼結(jié)果無(wú)誤則進(jìn)入步驟(t23)，若解碼結(jié)果有誤，則非首行編碼碼流存在誤碼，進(jìn)入步驟(t22)；

(t22)對(duì)存在誤碼的非首行編碼碼流，利用碼表信息和雙向解碼結(jié)果進(jìn)行防誤碼擴(kuò)散和誤碼糾正處理，得到誤碼糾正后的解碼結(jié)果；

(t23)解碼結(jié)果為當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值，并基于可逆變長(zhǎng)碼，利用當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)當(dāng)前行的解碼碼表，直至得到所有非首行像素點(diǎn)差分值。

進(jìn)一步的，步驟(t21)還包括根據(jù)解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)判斷解碼結(jié)果是否有誤，所述解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)為：雙向解碼后得到的像素點(diǎn)差分值相同，像素點(diǎn)個(gè)數(shù)等于圖像列數(shù)，且雙向解碼過(guò)程中不存在碼字無(wú)對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)差分值的情況。

進(jìn)一步的，步驟(t22)中防誤碼擴(kuò)散的具體實(shí)現(xiàn)方式為：對(duì)存在誤碼的非首行編碼碼流，根據(jù)上一行碼表信息，進(jìn)行第二次雙向解碼，得到第二次解碼結(jié)果，當(dāng)?shù)诙坞p向解碼結(jié)果無(wú)誤，直接將第二次雙向解碼結(jié)果作為解碼結(jié)果；當(dāng)?shù)诙坞p向解碼結(jié)果有誤，利用利用步驟(t21)所得雙向解碼結(jié)果對(duì)圖像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)。

進(jìn)一步的，對(duì)圖像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)的具體實(shí)現(xiàn)方式為：在雙向解碼過(guò)程中，通過(guò)正序解碼中間結(jié)果確定第一個(gè)誤碼區(qū)域[0，ef]，通過(guò)逆序解碼中間結(jié)果確定最后一個(gè)誤碼區(qū)域[eb，l-1]，其中，l是該行編碼碼流的總比特?cái)?shù)，ef為第一個(gè)誤碼區(qū)域的右邊界，eb為最后一個(gè)誤碼區(qū)域的左邊界；按照第一個(gè)誤碼區(qū)域和最后一個(gè)誤碼區(qū)域?qū)D像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)。

進(jìn)一步的，解碼中間結(jié)果包括：解碼過(guò)程中第一次出現(xiàn)碼字無(wú)對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)差分值情況時(shí)，碼字末尾對(duì)應(yīng)在該行編碼碼流中的位置p；解碼過(guò)程中，當(dāng)?shù)玫降南袼攸c(diǎn)個(gè)數(shù)大于圖像列數(shù)n時(shí)，第n個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)碼字末尾在該行編碼碼流中的位置q。

進(jìn)一步的，誤碼糾正包括：當(dāng)圖像編碼碼流中誤碼只出現(xiàn)在一個(gè)像素點(diǎn)差分值對(duì)應(yīng)的碼字內(nèi)時(shí)，誤碼區(qū)域?yàn)閇eb，ef]；在誤碼區(qū)域利用試錯(cuò)法進(jìn)行雙向解碼，得到k組疑似像素點(diǎn)差分值，利用疑似像素點(diǎn)差分值得到疑似像素點(diǎn)灰度值；第m行疑似像素點(diǎn)灰度值與第m-1行像素點(diǎn)灰度值之間線性相關(guān)系數(shù)ρm，m-1為：

其中1≤m＜m，0≤i≤n-1，m為圖像行數(shù)，i′m，i表示第m行第i列的疑似像素點(diǎn)灰度值，im-1，i表示第m-1行第i列的像素點(diǎn)灰度值；表示第m行疑似像素點(diǎn)灰度值的平均值，表示第m-1行像素點(diǎn)灰度值的平均值；

選取線性相關(guān)系數(shù)最大的一組疑似像素點(diǎn)差分值作為當(dāng)前行解碼結(jié)果。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮系統(tǒng)，包括圖像無(wú)損壓縮模塊和圖像解壓縮模塊：

圖像無(wú)損壓縮模塊包括：

編碼碼表子模塊，用于對(duì)待壓縮圖像的每一行像素點(diǎn)進(jìn)行差分處理得到像素點(diǎn)差分值，基于可逆變長(zhǎng)碼，利用像素點(diǎn)差分值構(gòu)造待壓縮圖像每一行的編碼碼表，并得到碼表信息；

編碼碼流子模塊，用于對(duì)待壓縮圖像的首行像素點(diǎn)，保留所有像素點(diǎn)灰度值并進(jìn)行編碼，得到首行編碼碼流，對(duì)待壓縮圖像的非首行像素點(diǎn)，利用待壓縮圖像的上一行的編碼碼表進(jìn)行編碼，得到非首行編碼碼流；

壓縮碼流子模塊，用于在每一行編碼碼流后加上行尾標(biāo)志信息和該行的碼表信息，得到圖像壓縮碼流，傳輸至圖像解壓縮部分；

圖像解壓縮模塊包括：

解碼碼表子模塊，用于接收?qǐng)D像壓縮碼流，對(duì)首行圖像壓縮碼流直接獲取首行像素點(diǎn)灰度值并計(jì)算差分值，再基于可逆變長(zhǎng)碼，利用首行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)解碼碼表，對(duì)非首行圖像壓縮碼流，根據(jù)行尾標(biāo)志信息依次獲取碼表信息和非首行編碼碼流；

解碼子模塊，用于對(duì)非首行編碼碼流，利用上一行解碼碼表進(jìn)行解碼，得到當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值，并基于可逆變長(zhǎng)碼，利用當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)當(dāng)前行的解碼碼表，直至得到所有非首行像素點(diǎn)差分值；

解壓縮子模塊，用于根據(jù)像素點(diǎn)差分值，得到圖像像素點(diǎn)灰度值信息，進(jìn)而得到解壓縮后的圖像。

總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)由于采用了圖像行內(nèi)差分處理，有效減少了圖像行內(nèi)像素間的信息冗余，并將預(yù)測(cè)信息相關(guān)性控制在圖像行內(nèi)以防止誤碼擴(kuò)散；同時(shí)由于利用圖像上一行像素點(diǎn)的編碼碼表對(duì)當(dāng)前行進(jìn)行編碼，充分利用了可逆變長(zhǎng)碼的雙向譯碼特性，結(jié)合弱噪聲圖像行間像素點(diǎn)灰度值高度正相關(guān)的特性，減少了圖像壓縮碼流的冗余，本發(fā)明得到的壓縮圖像的壓縮比高、誤像素率低、解壓縮圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量高，利用圖像壓縮碼流，基于可逆變長(zhǎng)碼，設(shè)計(jì)解碼碼表進(jìn)而得到解壓縮后的圖像，可用于遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量圖像的無(wú)損壓縮和傳輸。

(2)優(yōu)選的，由于在圖像無(wú)損壓縮過(guò)程中設(shè)置碼字之間的最小距離，進(jìn)而限制編碼碼表中碼字之間的相似度，有效地降低了試錯(cuò)法糾正誤碼過(guò)程中碼字混淆的可能性，進(jìn)一步提高了試錯(cuò)法糾正誤碼的可靠性。

(3)優(yōu)選的，由于采用了兩次雙向解碼以及部分恢復(fù)圖像行數(shù)據(jù)的方法，有效地抑制了誤碼的擴(kuò)散，減少了圖像像素的損失；同時(shí)，采用試錯(cuò)法對(duì)誤碼區(qū)域進(jìn)行假設(shè)性恢復(fù)，對(duì)于圖像行編碼碼流中僅出現(xiàn)一個(gè)誤碼的情形，能有效實(shí)現(xiàn)圖像的復(fù)原，解決了由于信道誤碼造成信宿端圖像解壓縮后錯(cuò)誤擴(kuò)散的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的圖像無(wú)損壓縮處理流程圖

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中的待壓縮圖像；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中圖像首行壓縮碼流格式示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中圖像行碼表信息格式示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的防誤碼擴(kuò)散的處理流程圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例1的誤碼糾正的處理流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例1中受誤碼擴(kuò)散影響的解壓縮圖像；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例1中防誤碼擴(kuò)散后的解壓縮圖像；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例1中誤碼糾正后的解壓縮圖像。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，一種基于可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法，包括圖像無(wú)損壓縮和圖像解壓縮部分：

圖像無(wú)損壓縮部分包括：

(s1)對(duì)待壓縮圖像的每一行像素點(diǎn)進(jìn)行差分處理得到像素點(diǎn)差分值，基于可逆變長(zhǎng)碼，利用像素點(diǎn)差分值構(gòu)造待壓縮圖像每一行的編碼碼表，并得到碼表信息；

(s2)對(duì)待壓縮圖像的首行像素點(diǎn)，保留所有像素點(diǎn)灰度值并進(jìn)行編碼，得到首行編碼碼流，對(duì)待壓縮圖像的非首行像素點(diǎn)，利用待壓縮圖像的上一行的編碼碼表進(jìn)行編碼，得到非首行編碼碼流；

(s3)在每一行編碼碼流后加上行尾標(biāo)志信息和該行的碼表信息，得到圖像壓縮碼流，傳輸至圖像解壓縮部分；

圖像解壓縮部分包括：

(t1)接收?qǐng)D像壓縮碼流，對(duì)首行圖像壓縮碼流直接獲取首行像素點(diǎn)灰度值并計(jì)算差分值，再基于可逆變長(zhǎng)碼，利用首行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)解碼碼表，對(duì)非首行圖像壓縮碼流，根據(jù)行尾標(biāo)志信息依次獲取碼表信息和非首行編碼碼流；

(t2)對(duì)非首行編碼碼流，利用上一行解碼碼表進(jìn)行解碼，得到當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值，并基于可逆變長(zhǎng)碼，利用當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)當(dāng)前行的解碼碼表，直至得到所有非首行像素點(diǎn)差分值；

(t3)根據(jù)像素點(diǎn)差分值，得到圖像像素點(diǎn)灰度值信息，進(jìn)而得到解壓縮后的圖像。

進(jìn)一步的，步驟(s1)還包括設(shè)置碼字之間的最小距離，進(jìn)而限制編碼碼表中碼字之間的相似度。

優(yōu)選的，設(shè)置碼字之間的最小距離是設(shè)置碼字間的最小漢明距離d，構(gòu)造碼字過(guò)程中保證所選碼字之間的漢明距離不小于d，通常d≥3。

由于在圖像無(wú)損壓縮過(guò)程中利用漢明距離限制了碼字之間的相似度，有效地降低了試錯(cuò)法糾正誤碼過(guò)程中碼字混淆的可能性，進(jìn)一步提高了試錯(cuò)法糾正誤碼的可靠性。

進(jìn)一步的，碼表信息包括碼表參數(shù)和像素點(diǎn)差分值，碼表參數(shù)包括碼字構(gòu)造初始值、像素點(diǎn)差分值個(gè)數(shù)、像素點(diǎn)差分值的表示位數(shù)，像素點(diǎn)差分值包括符號(hào)位和像素點(diǎn)差分值的絕對(duì)值。

進(jìn)一步的，步驟(t2)包括：

(t21)對(duì)非首行編碼碼流，利用上一行解碼碼表進(jìn)行雙向解碼，得到解碼結(jié)果，若解碼結(jié)果無(wú)誤則進(jìn)入步驟(t23)，若解碼結(jié)果有誤，則非首行編碼碼流存在誤碼，進(jìn)入步驟(t22)；

(t22)對(duì)存在誤碼的非首行編碼碼流，利用碼表信息和雙向解碼結(jié)果進(jìn)行防誤碼擴(kuò)散和誤碼糾正處理，得到誤碼糾正后的解碼結(jié)果；

(t23)解碼結(jié)果為當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值，并基于可逆變長(zhǎng)碼，利用當(dāng)前行像素點(diǎn)差分值設(shè)計(jì)當(dāng)前行的解碼碼表，直至得到所有非首行像素點(diǎn)差分值。

進(jìn)一步的，步驟(t21)還包括根據(jù)解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)判斷解碼結(jié)果是否有誤，所述解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)為：雙向解碼后得到的像素點(diǎn)差分值相同，像素點(diǎn)個(gè)數(shù)等于圖像列數(shù)，且雙向解碼過(guò)程中不存在碼字無(wú)對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)差分值的情況。

進(jìn)一步的，步驟(t22)中防誤碼擴(kuò)散的具體實(shí)現(xiàn)方式為：對(duì)存在誤碼的非首行編碼碼流，根據(jù)上一行碼表信息，進(jìn)行第二次雙向解碼，得到第二次解碼結(jié)果，當(dāng)?shù)诙坞p向解碼結(jié)果無(wú)誤，直接將第二次雙向解碼結(jié)果作為解碼結(jié)果；當(dāng)?shù)诙坞p向解碼結(jié)果有誤，利用利用步驟(t21)所得雙向解碼結(jié)果對(duì)圖像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)。

進(jìn)一步的，對(duì)圖像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)的具體實(shí)現(xiàn)方式為：在雙向解碼過(guò)程中，通過(guò)正序解碼中間結(jié)果確定第一個(gè)誤碼區(qū)域[0，ef]，通過(guò)逆序解碼中間結(jié)果確定最后一個(gè)誤碼區(qū)域[eb，l-1]，其中，l是該行編碼碼流的總比特?cái)?shù)，ef為第一個(gè)誤碼區(qū)域的右邊界，eb為最后一個(gè)誤碼區(qū)域的左邊界；按照第一個(gè)誤碼區(qū)域和最后一個(gè)誤碼區(qū)域?qū)D像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)。

進(jìn)一步的，假設(shè)第一個(gè)誤碼區(qū)域正序解碼得到第1～n1個(gè)像素點(diǎn)的差分值，根據(jù)行首像素點(diǎn)灰度值和第1～n1-1個(gè)像素點(diǎn)的差分值，獲得圖像該行第0～n1-1個(gè)像素點(diǎn)的灰度值；假設(shè)最后一個(gè)誤碼區(qū)域逆序解碼得到第n2～n-1個(gè)像素點(diǎn)的差分值，根據(jù)圖像行末尾像素點(diǎn)的灰度值和第n2+1～n-1個(gè)像素點(diǎn)的差分值，獲得圖像該行第n2+1～n-1個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，其中，n表示圖像列數(shù)，n1表示第一個(gè)誤碼區(qū)域正序解碼得到的最后一個(gè)像素點(diǎn)，n2表示最后一個(gè)誤碼區(qū)域逆序解碼得到的第1個(gè)像素點(diǎn)。

進(jìn)一步的，解碼中間結(jié)果包括：解碼過(guò)程中第一次出現(xiàn)碼字無(wú)對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)差分值情況時(shí)，碼字末尾對(duì)應(yīng)在該行編碼碼流中的位置p；解碼過(guò)程中，當(dāng)?shù)玫降南袼攸c(diǎn)個(gè)數(shù)大于圖像列數(shù)n時(shí)，第n個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)碼字末尾在該行編碼碼流中的位置q。

進(jìn)一步的，正序解碼中間結(jié)果為pf、qf，逆序解碼中間結(jié)果為pb、qb，對(duì)于碼流中存在多個(gè)誤碼的情況，通常有ef＜eb，則第一個(gè)誤碼區(qū)域的右邊界為：

ef＝min{pf，qf}

最后一個(gè)誤碼區(qū)域的左邊界為：

eb＝l-1-min{pb，qb}

而當(dāng)ef≥eb時(shí)，表明誤碼只存在于一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的碼字內(nèi)，則按ef＝l-1-min{pb，qb}和eb＝min{pf，qf}部分恢復(fù)圖像行數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，誤碼糾正包括：當(dāng)圖像編碼碼流中誤碼只出現(xiàn)在一個(gè)像素點(diǎn)差分值對(duì)應(yīng)的碼字內(nèi)時(shí)，誤碼區(qū)域?yàn)閇eb，ef]；在誤碼區(qū)域利用試錯(cuò)法進(jìn)行雙向解碼，得到k組疑似像素點(diǎn)差分值，利用疑似像素點(diǎn)差分值得到疑似像素點(diǎn)灰度值；第m行疑似像素點(diǎn)灰度值與第m-1行像素點(diǎn)灰度值之間線性相關(guān)系數(shù)ρm，m-1為：

其中1≤m＜m，0≤i≤n-1，m為圖像行數(shù)，i′m，i表示第m行第i列的疑似像素點(diǎn)灰度值，im-1，i表示第m-1行第i列的像素點(diǎn)灰度值；表示第m行疑似像素點(diǎn)灰度值的平均值，表示第m-1行像素點(diǎn)灰度值的平均值；

選取線性相關(guān)系數(shù)最大的一組疑似像素點(diǎn)差分值作為當(dāng)前行解碼結(jié)果。

實(shí)施例1

如圖2所示，本發(fā)明提供了一種基于對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼的圖像無(wú)損壓縮方法，包括以下步驟：

(1)圖像行內(nèi)差分處理步驟：

在信源端對(duì)如圖3所示512×512大小的待壓縮圖像的每一行作如下處理：首像素點(diǎn)保持原始灰度值，其他像素點(diǎn)灰度值依次前向差分。設(shè)某圖像行原始像素集為u＝{u0，u1，u2，u3，…，ucol-1}，其中，uk表示第k個(gè)像素點(diǎn)灰度值，col為圖像列數(shù)，k＝0，1，2，…，col-1，則差分后該行像素集為u′＝{u0，u1-u0，u2-u1，u3-u2，…，ucol-1-ucol-2}。且對(duì)于圖像首行而言，需保留原始像素點(diǎn)灰度值，用于圖像首行數(shù)據(jù)的直傳編碼；而圖像首行的像素點(diǎn)差分值則用于編碼碼表設(shè)計(jì)。進(jìn)行步驟(2)；

(2)編碼碼表逐行設(shè)計(jì)步驟：

在信源端，對(duì)圖像每一行除首像素外的所有像素差分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，基于對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼構(gòu)造圖像每一行的編碼碼表，設(shè)置最小漢明距離d＝3，并設(shè)計(jì)一個(gè)備用碼字，進(jìn)行步驟(3)；

(3)圖像首行直傳編碼步驟：

在信源端先判斷是否為圖像首行數(shù)據(jù)，如果是則對(duì)圖像首行所有像素的灰度值按照?qǐng)D像原始量化位數(shù)(b0＝12)生成編碼碼流，并連續(xù)保存3份后得到如圖4所示的圖像首行壓縮碼流，再進(jìn)行傳輸，轉(zhuǎn)步驟(6)；否則進(jìn)行步驟(4)；

(4)圖像逐行編碼步驟：

在信源端從圖像第二行開始，利用步驟(2)所得圖像上一行的編碼碼表，對(duì)當(dāng)前行像素?cái)?shù)值(包括首像素點(diǎn)灰度值和其他像素差分值)進(jìn)行編碼，進(jìn)行步驟(5)。其中編碼操作包括以下步驟：

(4.1)圖像行首像素點(diǎn)灰度值按照?qǐng)D像原始量化位數(shù)(b0＝12)生成碼流，并連續(xù)傳輸3份；

(4.2)圖像行其他像素點(diǎn)差分值的編碼，都依賴于圖像上一行的編碼碼表，對(duì)于碼表中存在的像素點(diǎn)差分值，直接將像素點(diǎn)差分值對(duì)應(yīng)的碼字作為其編碼結(jié)果；對(duì)于碼表中不存在的像素點(diǎn)差分值，將其碼字定義為“備用碼字+3份像素點(diǎn)差分值按照數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度(b1＝16)生成的碼流+備用碼字”格式；

(4.3)圖像行尾像素的灰度值按照?qǐng)D像原始量化位數(shù)(b0＝12)生成碼流，并連續(xù)傳輸3份。

(5)圖像行尾標(biāo)志信息編碼步驟：

在信源端從圖像第二行開始，在每一行編碼碼流的末尾加上行尾標(biāo)志信息。其中，行尾標(biāo)志信息由2個(gè)行尾定位單元組成，每個(gè)行尾定位單元由16比特的行尾搜索字段和16比特的行尾循環(huán)定位字段組成，且2份行尾定位單元的行尾搜索字段完全相同，均為0x96、0x1a；行尾循環(huán)定位字段不同，分別為0x82、0x5d，0xc1、0x2e。進(jìn)行步驟(6)；

(6)圖像行碼表信息編碼步驟：

在信源端，在圖像每一行的碼流后加上該行的碼表信息再傳輸進(jìn)行步驟(7)。如圖5所示，碼表信息由碼表構(gòu)造所需關(guān)鍵參數(shù)和圖像行像素點(diǎn)差分值構(gòu)成，且碼表構(gòu)造所需關(guān)鍵參數(shù)需連續(xù)保存3份。其中，圖像行像素點(diǎn)差分值包括符號(hào)位和圖像行像素點(diǎn)差分值的絕對(duì)值；碼表構(gòu)造所需關(guān)鍵參數(shù)包括碼字構(gòu)造初始值、圖像行像素點(diǎn)差分值個(gè)數(shù)、圖像行像素點(diǎn)差分值的表示位數(shù)，這三個(gè)參數(shù)的長(zhǎng)度的具體計(jì)算方法如下：

假設(shè)碼表構(gòu)造初始值的表示位數(shù)為x比特，圖像行像素點(diǎn)差分值個(gè)數(shù)n的表示位數(shù)為y比特，圖像行像素點(diǎn)差分值的表示位數(shù)為m，值m的表示位數(shù)為z比特，圖像原始量化位數(shù)為q，圖像列數(shù)為c，圖像行像素差分值的正數(shù)最大值為max，負(fù)數(shù)最小值為min，則有

本實(shí)施例中，以圖像首行為例，q＝12，c＝512，max＝1020，min＝-1016，則有x＝4，y＝9，z＝4，m＝11。

(7)圖像首行數(shù)據(jù)提取步驟：

在信宿端，先判斷是否為圖像首行碼流，如果是則首先按照比特長(zhǎng)度3×col×b0＝3×512×12＝18432從編碼碼流中提取3份圖像首行編碼碼流，然后按照比特位根據(jù)3選2的原則選出圖像首行數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)步驟(9)；否則進(jìn)行步驟(8)；

(8)圖像行編碼碼流提取步驟：

在信宿端，首先根據(jù)圖像行尾標(biāo)志信息逐行提取圖像行壓縮碼流，然后按3(x+y+z)+mn比特長(zhǎng)度提取圖像行碼表信息，再以固定比特長(zhǎng)度3b0＝3×12＝36從后繼壓縮碼流中提取3份圖像行尾像素點(diǎn)灰度值的碼字，按照比特位根據(jù)3選2的原則確定圖像行尾像素點(diǎn)灰度值；此后剩余的壓縮碼流即為待解碼的圖像行編碼碼流，進(jìn)行步驟(10)；

本實(shí)施例得到圖像壓縮比為2.0672621，壓縮碼流大小為190211字節(jié)＝1521688比特。本實(shí)施例選取壓縮碼流第656001比特位進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，模擬誤碼情形進(jìn)行抗誤碼解壓縮方法說(shuō)明。

(9)圖像行解碼碼表設(shè)計(jì)步驟：

在信宿端先判斷是否為圖像尾行，如果是則轉(zhuǎn)步驟(14)；否則對(duì)該圖像行按照信源端編碼碼表設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行解碼碼表設(shè)計(jì)，進(jìn)行步驟(10)；

(10)圖像行雙向解碼步驟：

在信宿端從圖像第二行開始，利用步驟(9)所得圖像上一行的解碼碼表，對(duì)當(dāng)前行編碼碼流進(jìn)行雙向解碼，進(jìn)行步驟(11)。具體包括以下步驟：

(10.1)從圖像行編碼碼流中按照3b0＝3×12＝36比特長(zhǎng)度提取3份圖像當(dāng)前行首像素點(diǎn)碼字，并按照比特位根據(jù)3選2的原則選出圖像當(dāng)前行首像素點(diǎn)灰度值；

(10.2)利用步驟(9)所得圖像上一行的解碼碼表，對(duì)圖像當(dāng)前行編碼碼流的后繼碼流分別進(jìn)行正序解碼和逆序解碼，得到對(duì)應(yīng)的解碼結(jié)果。解碼的具體方法如下：若提取得的碼字存在于解碼碼表中，則碼字對(duì)應(yīng)的圖像像素點(diǎn)差分值即為該像素的解碼結(jié)果；若提取到的碼字為備用碼字，則直接從后繼編碼碼流中提取3b1＝3×16＝48比特長(zhǎng)度的3份該像素?cái)?shù)值的碼流信息，然后對(duì)這3份碼流信息按照對(duì)應(yīng)比特位3選2的原則選出該像素點(diǎn)差分值。

(11)誤碼判斷步驟：

在信宿端，根據(jù)解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)，比較步驟(10)所得雙向解碼結(jié)果，判斷該編碼碼流是否解碼無(wú)誤，碼流內(nèi)是否存在誤碼，若存在誤碼則進(jìn)行步驟(12)，否則轉(zhuǎn)步驟(9)；

本實(shí)施例中，對(duì)圖像第201行的編碼碼流進(jìn)行解碼時(shí)，正序解碼得到的像元個(gè)數(shù)為508，逆序解碼得到的像元個(gè)數(shù)為513，二者均不等于圖像列數(shù)512，表示該行圖像編碼碼流中存在誤碼。

(12)防誤碼擴(kuò)散步驟：

在信宿端對(duì)步驟(11)確定存在誤碼的編碼碼流，利用步驟(8)所得圖像上一行的碼表信息以及步驟(10)所得雙向解碼結(jié)果進(jìn)行防誤碼擴(kuò)散處理，再進(jìn)行步驟(13)。如圖6所示，防誤碼擴(kuò)散包括以下子步驟：

(12.1)圖像行編碼碼流第二次解碼：首先根據(jù)步驟(8)所得圖像上一行的碼表信息，按照信源端編碼碼表設(shè)計(jì)的方法構(gòu)造解碼碼表；然后按照步驟(10.2)所述解碼的具體方法，對(duì)存在誤碼的圖像當(dāng)前行編碼碼流進(jìn)行第二次雙向解碼，得到對(duì)應(yīng)的解碼結(jié)果；

(12.2)誤碼檢測(cè)：根據(jù)解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)步驟(12.1)所得雙向解碼結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，判斷解碼是否正確。

(12.3)部分恢復(fù)圖像行數(shù)據(jù)：當(dāng)?shù)诙坞p向解碼過(guò)程正確時(shí)，直接將第二次雙向解碼結(jié)果作為圖像行解碼結(jié)果；當(dāng)兩次雙向解碼結(jié)果均存在錯(cuò)誤時(shí)，利用步驟(10.2)所得雙向解碼結(jié)果對(duì)圖像行數(shù)據(jù)進(jìn)行部分恢復(fù)，具體步驟包括：

(12.3.1)在每一行圖像編碼碼流雙向解碼過(guò)程中，通過(guò)正序解碼中間結(jié)果確定第一個(gè)誤碼在該行圖像編碼碼流中所在區(qū)域[0，ef]，通過(guò)逆序解碼中間結(jié)果確定最后一個(gè)誤碼在該行圖像編碼碼流中所在區(qū)域[eb，l-1]，l是該行編碼碼流的總比特?cái)?shù)。

本實(shí)施例中，圖像行編碼碼流中僅存在一個(gè)誤碼且l＝2704，則按ef＝2332和eb＝2392部分恢復(fù)圖像行數(shù)據(jù)。其中圖像行編碼碼流中[0，ef]正序解碼出的像素?cái)?shù)值為第1～423個(gè)像素點(diǎn)差分值，[eb，2703]逆序解碼出的像素?cái)?shù)值為第438～511像素點(diǎn)差分值；

(12.3.2)根據(jù)圖像行首灰度值和第1～422個(gè)像素解碼的差分值，獲得圖像該行第0～422個(gè)像素點(diǎn)灰度值；

(12.3.3)根據(jù)圖像行末尾像素(即第511個(gè)像素)的灰度值和第439～511像素的差分值，反向差分獲得圖像該行第439～511像素點(diǎn)灰度值。

(13)誤碼糾正步驟：

在信宿端利用對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼解碼的特點(diǎn)及圖像特征，對(duì)存在誤碼的碼流進(jìn)行誤碼糾正處理，然后進(jìn)行步驟(9)。如圖7所示，誤碼糾正包括以下子步驟：

(13.1)誤碼區(qū)域確定：當(dāng)圖像該行編碼碼流中誤碼只出現(xiàn)在一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的碼字內(nèi)時(shí)，利用解碼中間結(jié)果確定在該行編碼碼流中的誤碼區(qū)域?yàn)閇le，re]。其中，誤碼區(qū)域的左邊界為le＝l-1-min{pb，qb}，右邊界為re＝min{pf，qf}；

本實(shí)施例中，le＝2332，re＝2392，l＝2704。

(13.2)試錯(cuò)法雙向解碼：當(dāng)圖像該行編碼碼流中僅存在一個(gè)誤碼時(shí)，根據(jù)步驟(13.1)所述誤碼區(qū)域[2332,2392]，逐比特翻轉(zhuǎn)該行圖像編碼碼流中的對(duì)應(yīng)位，得到對(duì)應(yīng)61組新的編碼碼流，然后按照步驟(10.2)所述解碼的具體方法分別對(duì)這61組編碼碼流進(jìn)行雙向解碼，得到61組解碼結(jié)果，根據(jù)解碼正確的判定標(biāo)準(zhǔn)，選出了7組疑似當(dāng)前行圖像數(shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)的比特位是第2350、2356、2363、2365、2376、2379、2381比特位；

(13.3)圖像行間相關(guān)性分析：首先將步驟(13.2)所述7組疑似當(dāng)前行圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)疑似當(dāng)前行圖像灰度值，然后分別計(jì)算其與上一行圖像灰度值之間的線性相關(guān)系數(shù)，得到的結(jié)果分別為-0.29557、0.98013、-0.29439、0.97943、0.97453、0.98055、-0.29886。

(13.4)誤碼定位及圖像行數(shù)據(jù)恢復(fù)：選取線性相關(guān)系數(shù)最大的一組疑似圖像當(dāng)前行數(shù)據(jù)作為圖像當(dāng)前行解碼結(jié)果，其對(duì)應(yīng)的所翻轉(zhuǎn)的比特位即為誤碼位置。在本實(shí)施例中，最大線性相關(guān)系數(shù)為0.98055，對(duì)應(yīng)的比特位為第2379位。

(14)全圖恢復(fù)步驟：

在信宿端對(duì)圖像除首行外的其他行，根據(jù)圖像行首像素點(diǎn)灰度值以及圖像行解碼結(jié)果，正序恢復(fù)當(dāng)前行圖像灰度值信息，然后按照?qǐng)D像行號(hào)，從上至下拼接還原成完整圖像。

本實(shí)施例中，在不進(jìn)行防誤碼擴(kuò)散和誤碼糾正處理時(shí)，得到受誤碼擴(kuò)散影響的解壓縮圖像如圖8所示，誤像素率為32.85599％。防誤碼擴(kuò)散后的解壓縮圖像如圖9所示，誤像素率為0.00648％；誤碼糾正后的解壓縮圖像如圖10所示，誤像素率為0％。

圖像無(wú)損壓縮系統(tǒng)中兩個(gè)重要的指標(biāo)是：壓縮比和誤像素率。壓縮比越大，代表壓縮后的數(shù)據(jù)量越小，壓縮效率越好；誤像素率越低，表示圖像解壓縮后和原始圖像越接近，圖像信息恢復(fù)得越好，信息保持率越高。因此，本發(fā)明利用圖像信息實(shí)現(xiàn)了誤碼檢糾錯(cuò)機(jī)制，有效地解決了由于信道誤碼造成信宿端圖像解壓縮后錯(cuò)誤擴(kuò)散的問(wèn)題，圖像無(wú)損壓縮及解壓縮算法應(yīng)在提高圖像壓縮比的同時(shí)，增加防誤碼擴(kuò)散和誤碼糾正機(jī)制，降低誤像素率，保證地面接收?qǐng)D像的質(zhì)量，以適應(yīng)遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量圖像的無(wú)損壓縮和傳輸。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。