專利名稱：：一種面向jpeg格式圖像序列的無損壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及圖像信號處理領(lǐng)域，特別是涉及一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法。
背景技術(shù)：
：圖像和視頻信號的無損壓縮技術(shù)主要利用圖像和視頻序列中存在時空冗余性，通常采用時空預(yù)測和熵編碼的方法進(jìn)行壓縮。但是對于JPEG格式的圖像序列來說，由于已經(jīng)采用JPEG編碼流程對圖像進(jìn)行編碼，因此圖像內(nèi)部的空間相關(guān)性以及圖像之間的相關(guān)性比較小，所以無法采用傳統(tǒng)的時空預(yù)測方法進(jìn)行無損編碼。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，利用JPEG格式圖像序列中熵編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間存在的冗余性，對JPEG格式圖像序列進(jìn)行無損壓縮。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，包括如下步驟1)同組JPEG格式圖像序列頭文件壓縮同組中圖像的頭信息是一致的，在輸出的壓縮文件中只保存一份原始圖像的頭信息。2)JPEG格式圖像采用的是YUV色彩空間，其中包含六個數(shù)據(jù)集亮度直流分量Y一DC、亮度交流分量Y—AC、兩個色差的直流分量U—DC和V—DC，兩個色差的交流分量U—AC和V_AC;由于每個數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)分布不一樣，面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法分別采用不同壓縮方法。本發(fā)明具有的有益效果在于1)本發(fā)明采用JPEG格式圖像序列熵編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的冗余性，針對JPEG圖像序列中亮度分量和兩個色差分量的直流、交流數(shù)據(jù)分布特征，采用Huffman編碼方法去除數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計相關(guān)性，提高JPEG格式圖像序列無損壓縮2)對62組JPEG圖像序列(每一組圖像序列由15幅JPEG圖像組成)的測試結(jié)果表明這種無損的壓縮方法能達(dá)到77%至92%的壓縮率，而一般商用無損壓縮軟件RAR對JPEG圖像序列無法進(jìn)一步壓縮。具體實施例方式本發(fā)明的一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，包括如下一些步驟1)同組JPEG格式圖像序列頭文件壓縮同組中圖像的頭文件信息是一致的，在輸出的壓縮文件中只保存-份原始圖像的頭文件信息。2)JPEG格式圖像采用的是YUV色彩空間，其中包含六個數(shù)據(jù)集亮度直流分量Y一DC、亮度交流分量Y—AC、兩個色差的直流分量U—DC和V—DC，兩個色差的交流分量U—AC和V一AC。由于每個數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)分布不一樣，面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮分別釆用不同壓縮方法。3)亮度直流分量Y—DC的壓縮方法i)計算當(dāng)前JPEG圖像中宏塊直流分量和序列中前一幅JPEG圖像中相應(yīng)宏塊直流分量之間的差值；ii)對這些直流分量的差值采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)中中間熵編碼表示方式(IntermediateEntropyCodingRepresentation)寫成如下格式<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>舉例假設(shè)計算出的直流分量的差值數(shù)據(jù)流是0，0，0，-511，1采用中間熵編碼表示方式得到(3,9),000000000，(O，l),1*這里需要注意的是如果前面有16個連續(xù)"0"，中間熵編碼表示方式寫成(15,0)。另外JPEG編碼中負(fù)數(shù)采用補碼方法，如一511的二進(jìn)制數(shù)表示成iii)對symbol-l數(shù)據(jù)對(如例子中(3,9)，(0，1))作統(tǒng)計分析，計算這些數(shù)據(jù)對出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的symbol-1數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件亮度直流分量的矢量中。iv)symbol-2所表示的數(shù)值(如例子中000000000，1)直接寫入到輸出壓縮文件直流分量緩沖中。4)亮度交流分量Y—AC:對JPEG圖像中亮度的交流分量還是采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)中中間熵編碼表示方式，但是對圖像序列中所有亮度的交流分量symbol-l數(shù)據(jù)對重新進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算這些數(shù)據(jù)對出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的symbol-1數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件亮度交流分量的矢暈中。symbol-2所表示的數(shù)值直接寫入到輸出壓縮文件交流分量緩沖中。5)兩個色差的直流分量U—DC和V—DC:色差的直流分量壓縮方法和亮度的直流分量壓縮方法相同。6)兩個色差的交流分量U—AC和V—AC:i)在JPEG圖像中兩個色差交流分量有很多(0，0)數(shù)據(jù)對，將(0，0)數(shù)據(jù)對看成一個數(shù)據(jù)整體，采用游程編碼方法重新組成數(shù)據(jù)對。舉例(O，O);(O，O);(O，O);(1，5);(2，4);(0,0);(0，0);(0，0);(0，5)采用上述游程編碼方法將上面的數(shù)據(jù)對流重新改寫為(3，1);(0，5);(0,2);(0,4);(3,0);(0，5)*這里需要注意的是為了使16個連續(xù)(0，0)數(shù)據(jù)對后面緊跟著一個以零打頭的數(shù)據(jù)對，如(0，5)，和15個連續(xù)(0，0)數(shù)據(jù)對后面同樣緊跟著一個以零打頭的數(shù)據(jù)對的情形混淆起來，這個無損壓縮方法中規(guī)定采用(15，0)(15，15)兩個數(shù)據(jù)對表示16個連續(xù)(0，0)數(shù)據(jù)對。ii)然后對所有的數(shù)據(jù)對進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算它們出現(xiàn)的次數(shù)。采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件色差交流分量的矢量中7)最后壓縮的文件中包含如下11個數(shù)據(jù)部分i)頭文件部分的長度為40個字節(jié)，每4字節(jié)表示后面10個數(shù)據(jù)部分的長度。ii)原始JPEG圖像頭文件的信息。iii)Y—DC,Y—AC,U—DC,U_AC，V—DC，V—ACHuffman樹。iv)Y—DCHuffman壓縮輸出矢量。v)Y一ACHuffman壓縮輸出矢量。vi)U_DCHuffman壓縮輸出矢量。vii)U—ACHuffman壓縮輸出矢量。viii)V—DCHuffman壓縮輸出矢量。ix)V—ACHuffman壓縮輸出矢量。x)直流值緩沖區(qū)xi)交流值緩沖區(qū)交流值緩沖區(qū)下面給出62組JPEG格式圖像序列的編碼結(jié)果，包括原始圖像序列大小，壓縮文件大小，相應(yīng)的壓縮率，壓縮時間和解壓時間。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，其特征在于包括如下步驟1)同組JPEG格式圖像序列頭文件壓縮同組中圖像的頭信息是一致的，在輸出的壓縮文件中只保存一份原始圖像的頭信息；2)JPEG格式圖像采用的是YUV色彩空間，其中包含六個數(shù)據(jù)集亮度直流分量Y_DC、亮度交流分量Y_AC、兩個色差的直流分量U_DC和V_DC，兩個色差的交流分量U_AC和V_AC；由于每個數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)分布不一樣，面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法分別采用不同壓縮方法。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，其特征在于所述的亮度直流分量Y一DC的壓縮方法i)計算當(dāng)前JPEG圖像中宏塊直流分量和序列中前一幅JPEG圖像中相應(yīng)宏塊直流分量之間的差值；ii)對這些直流分量的差值采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)中中間熵編碼表示方式(IntermediateEntropyCodingRepresentation)寫成如下格式-<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>iii)對symbol-l數(shù)據(jù)對作統(tǒng)計分析，計算這些數(shù)據(jù)對出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的symbol-1數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件亮度直流分量的矢量中；iv)symbol-2所表示的數(shù)值直接寫入到輸出壓縮文件直流分量緩沖中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，其特征在于所述的亮度交流分量Y一AC的壓縮方法對JPEG圖像中亮度的交流分量Y—AC還是采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)中中間熵編碼表示方式，但是對圖像序列中所有亮度的交流分量symbol-1數(shù)據(jù)對重新進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算這些數(shù)據(jù)對出現(xiàn)的概率，然后采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的symbol-1數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件亮度交流分量的矢量中，symbol-2所表示的數(shù)值直接寫入到輸出壓縮文件交流分量緩沖中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，其特征在于所述的兩個色差的直流分量U—DC和V—DC的壓縮方法色差的直流分量壓縮方法和亮度的直流分量壓縮方法相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法，其特征在于所述的兩個色差的交流分量U_AC和V_AC的壓縮方法i)在JPEG圖像中兩個色差交流分量有很多(0,0)數(shù)據(jù)對，將(0,0)數(shù)據(jù)對看成一個數(shù)據(jù)整體，采用游程編碼方法重新組成數(shù)據(jù)對；ii)然后對這些的數(shù)據(jù)對進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算它們出現(xiàn)的次數(shù)。采用Huffman編碼，將編碼后Huffman樹和相應(yīng)的數(shù)據(jù)對寫入到輸出壓縮文件色差交流分量的矢量中。全文摘要本發(fā)明公開了一種面向JPEG格式圖像序列的無損壓縮方法。該無損壓縮方法充分挖掘一組JPEG圖像序列中熵編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間存在的統(tǒng)計冗余性，針對亮度分量和兩個色差分量的直流和交流數(shù)據(jù)分布不同，采取不同的壓縮方法，進(jìn)一步提高JPEG格式圖像序列的壓縮率。對62組JPEG圖像序列(每一組圖像序列由15幅JPEG圖像組成)的測試結(jié)果表明這種無損的壓縮方法能達(dá)到77％至92％的壓縮率。文檔編號H04N7/24GK101184220SQ20071016446公開日2008年5月21日申請日期2007年12月3日優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日發(fā)明者孫水明,帥金,陸系群申請人:浙江大學(xué)