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基于限定小波大纲的最大误差图像压缩方法

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-11-04 13:00:36

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 任蓉 | 2022-11-04 13:00:36

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够缩短压缩时间、提高图像的重构质量的基于限定小波大纲的最大误差图像压缩方法。本发明利用Haar小波分解技术以及阈值限定技术实现了限定小波大纲的最大误差图像压缩算法。本发明可以保证重构数据每一点的误差在给定范围内,并且相比已有的最大误差图像压缩算法,可以降低算法的运行时间,提高重构图像质量。

我们知道,图像压缩就是要寻找高压缩比、并使压缩后的图像有合适的信噪比的方法,对压缩后的图像还要能实现低失真度地恢复图像。压缩性能的评价标准之一是图像能量损失和零系数成分值。能量损失越小,零系数成分值越大,图像压缩的性能就越高。小波图像压缩的特点是压缩比高,压缩速度快,能量损失低,能保持图像的基本特征,且信号传递过程抗干扰性强,可实现累进传输。一个图像经过小波分解后,可以得到一系列不同分辨率的子图像,不同分辨率的子图像对应的频率也不同。高分辨率(即高频)子图像上大部分点的数值都接近于0,分辨率越高,这种现象越明显。要注意的是,在N级二维小波分解中,分解级别越高的子图像,频率越低。例如图2的三级塔式结构中,子图像HL2、LH2、HH2的频率要比子图像HL1、LH1、HH1的频率低,相应地分辨率也较低。

本发明与传统的图像压缩技术相比,除了可以保证数据整体误差外,还可以保证单点误差可控,因此对于对精度复杂度要求较高的领域、比如医学、遥感等领域,具有较大优势,尤其是在后期对数据的查询等处理过程中,可在已有的压缩数据基础上进行高精度查询,并且提高数据的处理速度。

河北省科学院成立于1978年,是河北省政府直属的综合性自然科学研究与技术开发机构,全院占地13.8万m2,建筑面积8.3万m2,总资产1.76亿元,固定资产1.29亿元。院机关设有8个处室,下辖地理科学研究所、应用数学研究所、生物研究所、能源研究所、自动化研究所、激光研究所、微生物研究所和机电一体化中试基地(机电研究所)等8个研究开发单位。全院共有职工700余人,专业技术人员530余人,高级职称人员170余人,博士31人,硕士98人,博士生导师14人,硕士生导师18人,享受国务院特殊津贴专家2人,享受河北省政府特殊津贴专家10人,河北省“百人计划”(省政府特聘专家)2人,入选河北省“三三三人才工程”第二层次人选15人、第三层次人选41人。 近年来,省科学院先后承担了“863”、“973”等国家、省部级重点项目和基金课题430余项,取得各类科研成果 1480余项,获省部级以上奖励697项,授权发明专利100项、软件著作权85项。

随着数字通信及多媒体技术的不断发展,图像信息的处理已然取得了极大的重视和发展。而要解决图像信息的存储和传输问题的压缩编码技术已成了热门的研究课题。传统上有很多种压缩方法,但是都存有一定的缺陷,像块效应。而基于小波的压缩算法则很好的克服了这一缺陷,因此基于小波变换的压缩技术已经成为了研究主流。而且小波理论一直处于不断发展之中,需要人们不断探寻研究。本文研究了现有的基于小波的图像压缩技术,并对不同的图片压缩效果及对,同一图片采用不同小波函数压缩结果进行了比对研究。主要是通过MATLAB软件,利用不同的小波函数进行编程,最后得出压缩图片及相应的数据,对这些运行程序后得到的数据及图片进行了分析和比对。研究小波变换的图像压缩的结论为并没有对任何图片都能实现最优压缩效果的小波函数,同样的图片采用不同的小波函数压缩压缩效果也很不一样。因此,在实际压缩中应根据图片特点采用合适的小波基,从而达到较为理想的效果。

图像的各个像素之间,不管是垂直方向或是水平方向都有一定的相关性也称冗余性。所谓的冗余性,即能根据给出的某一部分的数据推测出其相邻的其他数据。图像压缩的原理主要是先去除图像中的冗余信息,然后利用信息论中的信源编码这个原理,对图像数据间的固有的统计特性进行压缩编码,最后利用人眼视觉效果对图像进行压缩。图像压缩编码的研究是随着1948年电视信号数字化的提出同时开始,至今已有六十多年的研究史了。六十年代之前,因着客观条件限制,人们仅对顿内预测法和亚取样内插复原法和帧内预测法进行了研究,这对视觉效果有一定程度上贡献。1966年***对DPCM与DCM进行了比对和分析,并提出可将此用于电视的实验数据的结论。并且也在1969年做了线性预测编码的实验。而在七十年代则开始对帧间预测编码进行研究。八十年代初又对运动补偿时用的运动估值进行了深入的研究。