专利名称：基于灰度共生矩阵的自适应方向提升小波压缩算法的制作方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于灰度共生矩阵的自适应方向提升小波压缩算法。
背景技术：
离散小波变换是很好的图像处理方法，它提供了一种多分辨率的图像显示方式和完美的图像重构能力，因此被广泛应用于图像分析，压缩编码等领域。例如，静止图像压缩的国际标准JPEG2000。Swelden在1995提出了一种新的不依赖于傅立叶变换的小波构造方案——提升小波变换，该方法不仅得到了一种新的小波变换，还减少了现有小波变换的计算复杂度。实践证明，所有的小波变换都可以通过提升方法实现，因而提升小波变换也被称为第二代小波变换。但是一般的提升小波变换结果都是通过对图像的行/列进行一维提升变换得到的，所以只能处理水平和竖直方向上的图像信息。由于自然图像存在丰富的纹理信息，采用一般的提升方法不能很好的利用图像的纹理特征，处理后高频存在冗余，影响后续的工作。为了很好的解决这个问题，研究者们相继提出单尺度脊波变换、脊波变换、 Curvelet变换、Bandelet变换等变换方法。这些方法都取得了很好的效果，但仍存在着一些不足计算复杂度高、滤波器设计复杂的问题。导致实际的压缩中，这些方法应用的比较少。近年来，学者们提出了 ADL方向提升变换方法，它是基于空间方向预测提升小波来实现小波的方向性和各向异性，计算复杂度较低。但是这种方向需要在做变换时进行插值运算， 并且还要判断选择最优方向，运算量比较大。
发明内容
本发明是针对现有技术的上述不足，提供了一种基于灰度共生矩阵的自适应方向提升小波压缩算法，该算法能有效地结合方向提升的优点，在压缩比提高的同时降低算法运算的复杂度。提出了依据局部图像纹理信息丰富程度分块的方法，将图像分为纹理和非纹理部分，对纹理部分，采用方向提升来提高预测的精度，以提高压缩性能。对于方向信息比较少的非纹理部分，采用普通的提升小波变换，以减少变换的时间。采用灰度共生矩阵中的角二矩来自适应地评估图像的平坦性，有效地区分了图像中的纹理和非纹理区域，从而为自适应地采用不同模式的提升创造条件。实验结果表明，与传统方法相比，该方法能很好的减少压缩时间，同时在低比特率下，PSNR有所提高。本发明的基于灰度共生矩阵的方向提升小波图像压缩方法，包括下列步骤步骤1.对原始图片进行均勻的分块，分割成大小相同的子图片，每个子块的大小都是16X16 ；步骤2.对每一子块，采用灰度共生矩阵方法来自适应判断所需要采用的提升模式(普通水平、垂直提升或方向提升)；步骤3.对方向信息比较多的子块，用高频能量最小的方法判断每一块的方向。之后，采用方向提升变换对图像进行处理；步骤4.对方向信息比较少的块，采用普通的水平，垂直提升进行小波变换。步骤5.对变换后的系数，采用Spiht模型进行系数编码。
图1预测部分图2提升部分图3测试图的方向信息4 一般提升变换与本文方法变换第一层高频能量比较图5不同算法的图像压缩效果
具体实施例方式下面通过附图和实施例对本发明做进一步详述。1利用方向提升小波变换对图像做变换提升小波的实现过程分为三个步骤分裂、预测和更新。(1)分裂过程可将原始数据x(m，n)分为两个集合——偶数集合&(111，11)和奇数集合 X0 (m, η)。(2)预测过程保持偶数集合^(m，η)不变，通过内插细分的方法预测奇数集合， 预测值与实际值的差值为h(m，n)jPh(m，n) = χ。(m，η)-P(m，η)]，其中P(.)为预测算子。(3)更新过程用h(m，η)来更新数据^(m，η)以保持原始数据^(m，η)的某种特性。如保持平均值不变，该操作记为l(m，η) = xe(m, n)-U[x0(m, n)]，其中U(.)为更新算子。普通提升只是对图像在水平/垂直方向上做变换，但我们知道，每个像素点不一定在水平和垂直方向上的相关性最强，所以我们这里使用方向提升的方法。如图1所示，〇 代表整数点，+代表1/4点，X代表1/2点。我们假设点x(m，2n+l)在如图1所示的方向上的点与预估计的像素点相关性最强。我们将原先的提升预测算子沿θ方向修正，即对提升部分进行如下改进
权利要求
1.一种基于灰度共生矩阵的方向提升小波图像压缩方法，包括下列步骤步骤1.对原始图片进行均勻的分块，分割成大小相同的子图片，每个子块的大小都是 16X16 ；步骤2.对每一子块，采用灰度共生矩阵方法来自适应判断所需要采用的提升模式(普通水平、垂直提升或方向提升)；步骤3.对方向信息比较多的子块，用高频能量最小的方法判断每一块的方向。之后， 采用方向提升变换对图像进行处理；步骤4.对方向信息比较少的块，采用普通的水平，垂直提升进行小波变换。步骤5.对变换后的系数，采用Spiht模型进行系数编码。
2.最优方向的选择为了减少计算量，我们不对图像的纹理部分的每个点进行方向预测，而是将纹理部分分成16*16的块，对每块依照一定的准则进行最优方向的判断。方向判断的准则对每个分块在9个方向上作提升变换，计算每个子块对应方向上高频能量之和，选取高频能量最小的方向作为作为这个分块的自适应变换方向。为了保证方向选择的正确性和减少一定的计算量，我们这里采用5/3小波来判断分块的方向。5/3小波的提升格式为J d) =^-(5^+^,)/2[5； =<+(" 4 + 1/2
3.图像编码先用本文方法对图像进行提升变换，将变换后的系数和方向信息分别采用Spiht和自适应算术编码方法进行编码。编码过程和一般的Spiht编码相同，只是增加了方向信息编码部分，并将其放在码流的开头。这里，为了能完全解码出图像的方向信息，我们采用算术编码对图像方向信息进行编码。虽然增加了方向信息的编码，但是方向信息量相对于图像本身数据量较少，所以增加的编码信息不多。每一级的变换，我们都可以得到分块图像的变换方向，在作图像压缩时，我们要对这些方向进行编码，相对于一般提升变换，这就增加了一定的计算量，但是我们将图像分为了纹理和非纹理部分，在变换时采用了不同的提升方向，在一定的程度上减少了计算量，同时使得方向编码的信息减少。
全文摘要
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种基于灰度共生矩阵的方向提升图像编码方法。包含先将图像分成许多大小相等的子块，对于每个子块，利用灰度共生矩阵中的角二阶方法区分图像的纹理和非纹理部分。对于方向信息较少的块，直接采用普通的水平和垂直提升；对方向信息较多的块，采用方向提升小波原理。并结合Spiht编码方法和算术编码方法，对变换系数和方向信息分别编码，应用于图像压缩。实验结果表明同ADL算法相比，该算法能够显著降低方向小波变换的时间。在相同码率下，PSNR没有太大的变化，同时在低码率下，PSNR有所提高。
文档编号H04N7/26GK102487442SQ201010571878
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者林娜 申请人:林娜