一种非对称的图像压缩传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种图像通信的方法，特别涉及一种把图像进行非对称压缩的方法， 属于通信（如数据通信技术等）领域。
【背景技术】
[0002] 当前的社会是个信息的社会，信息量特别大，图像数据约占总数据量的80%，因 此，数据压缩技术主要针对的是图像压缩，对图像压缩来说，目前主要压缩方法是JPEG与 JPEG2000图像压缩标准，前者在因特网上应用广泛，后者在航天航空专用场合应用较广。 一般来说，JPEG2000图像压缩标准优于JPEG压缩标准，JPEG2000压缩效果较好，但有些场 合人们需要对图像进行I、Q两路非对称传输，需要把一幅图像数据分解为两个部分同时传 输，要求具有一定保密性，而接收端又能高质量恢复图像，直接应用JPEG2000压缩标准进 行1整幅图像的传输存在困难。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题是：提供一种压缩性能好、基于数据压缩标准的图像数据 非对称压缩与传输方法，可用于地面设备之间、地面对航天器、航天器对地、航天器之间的 图像多路传输。
[0004] 本发明的技术方案是：一种非对称的图像压缩传输方法，步骤如下：
[0005] 1)对一幅大小为WXH的图像A进行分解，形成N幅同大小的子图像An ;n= 1,2··· N，N 为偶数，N = M1*M2 ;
[0006] 2)对每个子图像An，分别计算分类参数Fn，统计Fn小于等于门限T的子图像块个 数Nl ;把Nl幅子图像中前NO幅子图像按规定顺序合成一幅图像B0,把剩余N-NO幅子图像 按规定顺序合成一幅图像Bl ;
[0007] 3)将上述NO幅子图像块对应的位置信息置为0,同时将其它N-NO幅子图像块对 应的位置信息置为1，形成附加信息S，S为二值图像，大小为M1*M2 ;对附加信息S进行加 密；
[0008] 4)把BO用一种压缩方法压缩Rl倍，形成压缩数据CO ;同时把Bl用该种或另一种 压缩方法压缩R2倍形成压缩数据Cl ;
[0009] 5)把压缩数据C0、Cl和附加信息S进行编码，形成2路数据流，并进行正常的数 据传输；
[0010] 6)接收端从2路数据流中提取出C0, Cl以及S，根据CO和Cl解压缩得到BO和 Bl ；
[0011] 7)根据附加信息S恢复出子图像A1，…An,进而得出恢复图像A。
[0012] 步骤2)中图像分类参数Fn计算方法如下：
[0013] 对每个子图像Fn，子图像水平方向相邻像素差的绝对值Fln和垂直方向相邻像素 差的绝对值F2n的加权平均值Fn = x*Fln+y*F2n，x+y = 1。
[0014] 步骤2)中合成图像BO和BI的方法如下：
[0015] 把图像A经过图像分解得到的NO幅子图像按行排列，每行K2幅子图像，共排列Kl 行，形成BO ;把剩余N-NO幅子图像按行排列，每行L2幅子图像，共排列Ll行，形成BI,其 中 NO = K1*K2, N-NO = L1*L2。
[0016] 步骤7)中恢复图像A的方法如下：
[0017] 根据附加信息S产生一幅WXH的图像G，包含N幅同大小的子图像，附加信息为0 对应的子图像值全部为0,称为全0子图像，附加信息为1对应的子图像值全部为1，称为全 1子图像；按行顺序取附加信息S中的数值；
[0018] 如果附加信息中第一个数值为0,则从图像BO中按行顺序取第一个子图像，替换 图像G的第一个全0子图像；如果第p个数值为0,则从图像BO中按行顺序取第p个子图 像，替换图像G的第p个全0子图像，p = 2··· NO ;之后从图像Bl中按行顺序取第一个子图 像，替换图像G的第一个全1子图像；继续从图像Bl中按行顺序取第q个子图像，替换图像 G的第q个全1子图像，q = 2…N-NO ;
[0019] 如果附加信息中第一个数值为1，则从图像Bl中按行顺序取第一个子图像，替换 图像G的第一个全1子图像；如果第q个数值为1，则从图像Bl中按行顺序取第q个子图 像，替换图像G的第q个全1子图像，q = 2···Ν_Ν0 ;接着，从图像BO中按行顺序取第一个 子图像，替换图像G的第一个全0子图像；继续从图像BO中按行顺序取第ρ个子图像，替换 图像G的第ρ个全0子图像，ρ = 2…NO ;
[0020] 根据附加信息从BO及Bl图像中按序提取出子图像块来逐步填充图像G，按照以上 附加信息的不同情况，当图像G的所有子图像位置被BO和Bl中提取出的子图像块填充完 毕时，此时的图像G即为解压缩恢复的图像A。
[0021] 本发明与现有技术相比的有益效果在于：
[0022] 本发明提出了一种非对称的图像数据压缩传输方法，其特点在于：该方法通过计 算图像分类参数F，对图像进行分类，形成非对称图像信息，并压缩传输这些信息，从而提高 了压缩传输的安全性能。
[0023] 本发明是为了提高图像信息压缩效率，改善标准压缩恢复图像质量问题而提出 的，通过两路信息不对称压缩，在信息处理过程中对附加信息进行了加密，具有一定保密、 防截获的效果。
[0024] 本发明与目前【背景技术】相比有下面几点实质性不同及进步：
[0025] (1)目前的信息传输总的压缩方法大都没有进行分类处理，只是直接进行数据压 缩或传输，如JPEG2000压缩标准等。本方法通过分类，把具有相似特征的图像块集中在一 起处理，在一定条件下可以改善图像压缩质量；
[0026] (2)本发明所提出的非对称处理方法基于图像分类参数与峰值信噪比PSNR，进行 事先计算，得到两幅新图像，压缩比不一致，从而增强了鲁棒性；
[0027] (3)本发明所提出的非对称传输方法同时具有一定保密性和防截获性，因为附加 信息的含义别人无法猜出，在没有任何先验信息的情况下，单纯根据传输的数据无法恢复 原图像；
[0028] (4)本发明具有I、Q两路并彳丁传输的特点，有助于尚速实现，实用性大大提尚；
[0029] (5)本发明所提出的非对称传输方法通过对待压缩处理的图像事先进行非对称预 处理，再对预处理后形成的新的子图像分别进行数据压缩，一般情况下与JPEG2000的压缩 性能相当，在有些情况下可能优于JPEG2000的压缩性能。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明原理图；
[0031] 图2为测试图像1的分解图，（a)表不原图，（b)表不BI，（c)表不BO ;
[0032] 图3为测试图像2的分解图，（a)表示原图，（b)表示BI，（c)表示BO ;
[0033] 图4为测试图像3的分解图，（a)表不原图，（b)表不Bl，（c)表不B0。
【具体实施方式】
[0034] 图像压缩技术已经广泛应用于国民经济的各个领域，包括遥感卫星、空间探测器 等航天器图像压缩，机载航拍图像压缩，地面图像压缩等，特别是以JPEG2000为代表的数 据压缩标准更是得到广泛应用。本发明的压缩方法具有鲜明的特点，基于本专利的压缩传 输方法，可以在保持图像数据压缩的性能的同时，具有对原图像的保密和隐蔽传输效果，在 图像通信领域、信息网络传输领域具有实用价值。
[0035] 为了说明本文提出的算法的性能，仿真实验中采用了大小为512X512的8比特灰 度图像A图像进行信息压缩与解压缩。
[0036] 对于图像A，W = 512, H = 512, Q = 8,压缩比R计算举例如下：
[0037] R = WHQ/(dl+d2)
[0038] 设dl = BO压缩后比特数，d2 = BI压缩后比特数
[0039] BO图像压缩比为R0, Bl图像压缩比为Rl，
[0040] BO 压缩后数据 dl = N0*Q/R0
[0041] BI 压缩后数据 d2 = (N-NO) *Q/R1
[0042] 则总压缩比
[0043] R = WH*Q/(N0*Q/R0+(N-NO)*Q/R1) = WH/(N0/R0+(N-NO)/Rl)
[0044] PSNR = 10*logl0 (255*255/MSE)dB
[0045] MSE表示两幅图像的均方误差。
[0046] 参数设置：
[0047] 待压缩图像A :512*512
[0048] 分块大小：64*64
[0049] BO分块个数为NO = 16, Bl分块个数N-NO = 48
[0050] 实例1 :测试图像Lena ;如图2所示；
[0051] 表1 Lena测试图像性能记录表
[0053] 实例2 :测试图像Baboon ;如图3所示；
[0054] 表2 Baboon测试图像性能记录表
[0059] 如图1所示，本发明方法具体实施例如下：
[0060] -种非对称的图像压缩传输方法，步骤如下：
[0061] 1)对一幅大小为WXH的图像A进行分解，形成N幅同大小的子图像An ;n= 1，2··· N，N 为偶数，N = M1*M2