專利名稱：一種水下視頻壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種水下視頻壓縮方法。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)是人類向海洋進(jìn)軍的世紀(jì)，為了探索和開發(fā)海洋，人類必須首先要 觀察海洋。裝備有攝像系統(tǒng)的水下機器人是最先進(jìn)、最方便的水下作業(yè)裝置。 但從水下機器人如何將大量視頻圖像信息實時傳送到水面工作站是目前國內(nèi)外 海洋探索和開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)之一。
從水下機器人到水面工作站的無線信息傳輸只能靠水聲信道，而水聲信道 具有"時變-空變-頻變"隨機多徑傳輸特性，其有效帶寬非常有限，目前的水聲
數(shù)據(jù)傳輸速率一般低于16Kbps。因此，克服以上瓶頸問題的關(guān)鍵技術(shù)便是高效 視頻圖像壓縮技術(shù)的研究。
當(dāng)前流行的標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像壓縮方法(如MPEG-2、 MPEG-4、 H.263、 H.264 等)都無法對水下視頻圖像進(jìn)行高效壓縮，壓縮比一般較低，因此無法滿足有 限帶寬水聲信道的傳輸要求。因此亟待出現(xiàn)一種高效地對水下視頻圖像進(jìn)行壓 縮的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種壓縮比更高的水下視頻壓縮方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種水下視頻壓縮方法，包括對待壓縮 圖像進(jìn)行幀內(nèi)壓縮的步驟及幀間壓縮的步驟，所述待壓縮圖像為YUV空間數(shù)據(jù)， 并且在所述幀內(nèi)壓縮步驟及幀間壓縮步驟之前，還包括將待壓縮圖像進(jìn)行小波變換預(yù)處理的步驟；
所述小波變換預(yù)處理的步驟包括將待壓縮圖像的Y分量進(jìn)行至少一級整數(shù)
小波變換并舍棄其中的LH、 HL、 HH高頻分量中的至少一種的過程。
其中，所述小波變換預(yù)處理的步驟還包括將所述待壓縮圖像的U、 V分量
進(jìn)行至少一級整數(shù)小波變換并僅保留最后一次變換的LL子帶的步驟。
其中，所述小波變換預(yù)處理的步驟中，對所述Y分量進(jìn)行一級整數(shù)小波變
換并舍棄變換后的全部高頻分量；并且，對所述U、 V分量進(jìn)行三級整數(shù)小波
變換并僅保留最后一次變換的LL子帶。 其中，所述幀內(nèi)壓縮的步驟包括
a、 對待壓縮圖像經(jīng)過小波變換預(yù)處理后的Y分量再進(jìn)行至少一級提升小波 變換；
b、 對最后一級變換得到的LL子帶進(jìn)4于壓縮編碼；并且，以經(jīng)過步驟a最 后一次小波變換得到的高頻子帶中的系數(shù)為根節(jié)點組織小波樹，以小波樹為單 位進(jìn)行掃描并進(jìn)行壓縮編碼。
其中，所述剩余高頻子帶內(nèi)的小波系數(shù)的掃描順序為LH，按行進(jìn)行掃描； HL，按列進(jìn)行掃描；HH,進(jìn)行Zigzag順序掃描。
其中，所述剩余高頻子帶中的小波系數(shù)的壓縮方法為 bl、確定第一閾值T1;
b2、對小波樹進(jìn)行掃描，如果一個小波樹中所有小波系數(shù)均小于所述第一 閾值Tl,則認(rèn)為該小波樹為小波零樹，否則認(rèn)為是重要小波樹；
b3、對所述重要小波樹內(nèi)的大于所述第一閾值T1的小波系數(shù)進(jìn)行位置編碼 及大小編碼，其中位置編碼采用小波系彰:位置差降法編碼；
所述大小編碼的步驟包括
判斷并記錄所述重要小波樹內(nèi)的小波系數(shù)屬于區(qū)間[Tl, Tl+T1/2)，或是區(qū)
間[T1+T1/2, 2T1),并將所述記錄的對應(yīng)關(guān)系編碼傳輸；
以所述重要小波樹內(nèi)小波系數(shù)的原始值與該小波系數(shù)所在區(qū)間內(nèi)的一個確
定值之差替換所述重要小波樹內(nèi)的小波系數(shù)。其中，所述第一閾值滿足以下條件
至少有一個小波系數(shù)的絕對值大于等于該第一閾值；剩余小波系數(shù)的絕對
值'J 、于二倍的所述第 一 閾值。
另外，所述幀間壓縮的步-驟包:^舌
將所述待壓縮圖像經(jīng)過小波變換后的LL低頻子帶劃分為互不重合的塊并 在其參考幀中搜索匹配塊，從而得到運動矢量并進(jìn)行編碼；
并且，根據(jù)所述待壓縮圖像中的原始塊與所述參考幀中的匹配塊得到殘差 數(shù)據(jù)；
對該殘差數(shù)據(jù)進(jìn)纟于編碼
A、 對所述殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行至少一級小波變換；
B、 將第一設(shè)定值與所述殘差數(shù)據(jù)中的最大值之間的區(qū)間二等分，得到中間 點第一等分值；
C、 將所述殘差數(shù)據(jù)劃分為互不重合的塊，并且若一個塊中大于等于所述第 一設(shè)定值的系數(shù)的個數(shù)達(dá)到了第 一系邀:預(yù)設(shè)值，則認(rèn)為該塊為重要子塊；
對所述重要子塊在所述殘差數(shù)據(jù)中的位置采用位置差降法進(jìn)行編碼； 對所述重要子塊中大于等于所述第一設(shè)定值的系數(shù)，分別在閾值為所述第 一等分值和所述第一設(shè)定值時以位置差降法進(jìn)行位置編碼，以及大小編碼。 其中，所述運動矢量編碼的步驟包括 將運動矢量分解到位平面； 將所述位平面中的數(shù)值位平面轉(zhuǎn)換為格雷碼；
對所述轉(zhuǎn)換后的格雷碼進(jìn)行算術(shù)編碼，并且在算術(shù)編碼的過程中應(yīng)用概率 模型降低編碼數(shù)。
另外，幀間壓縮的過程中，將待壓縮圖像的U、 V分量經(jīng)過最后一次變換 得到的LL子帶劃分為互不重合的子塊，對于每個子塊采用該待壓縮圖像的Y 分量的運動估計結(jié)果確定對應(yīng)的U、 V分量的匹配塊，并進(jìn)行預(yù)測補償編碼。
本發(fā)明中，由于將待壓縮的圖像進(jìn)行小波變換后舍棄其中Y分量的至少部 分高頻分量，且僅保留了 U、 V分量的小波變換后的低頻分量，因而使得需要編碼的數(shù)據(jù)量得以降低，從而在保證圖像質(zhì)量的前提下從另 一方面提高了壓縮 比。
并且，在幀內(nèi)掃描壓縮的過程中，由于采用了以小波樹為單位進(jìn)行掃描壓 縮，因而充分的考慮了小波樹內(nèi)系數(shù)的相關(guān)性，當(dāng)圖像中含有大量小波零樹時， 可以達(dá)到較高的壓縮比；
另外，在幀間掃描壓縮的過程中，對于殘差數(shù)據(jù)的處理可以保證重要系數(shù) 位置分布的緊湊性，提高了壓縮比。此外，由于采用兩個確定的不同閾值進(jìn)行 兩次掃描編碼，使其既沒有丟失重要系數(shù)，又能較好的逼近保留重要系數(shù)。
所述運動矢量的編碼過程中，由于將位平面轉(zhuǎn)換為格雷碼，這樣可以使運
動矢量分解到位平面后"o"或者"r大面積出現(xiàn)，有效地將"o" ， "r，的概率拉開，
為后續(xù)的算術(shù)編碼提供了有利條件，減少了編碼量；另一方面，因為"0""1"數(shù)據(jù) 流中二進(jìn)制位之間具有一定的相關(guān)性，因而在算術(shù)編碼的過程中采用了概率模 型，更加節(jié)省了編碼數(shù)量，從另一方面提高了壓縮比。
而，在幀間壓縮的過程中，對U、 V分量由于直4姿采用了 Y分量的運動矢 量，因而也降低了壓縮的復(fù)雜度。


圖1是對待壓縮圖像分量Y進(jìn)行一級小波變換后形成的子帶的一個實施例 的示意圖2是對待壓縮圖像分量U、 V分別進(jìn)行三級提升整數(shù)小波變換后形成的 子帶的一個實施例的示意圖3是對Y分量預(yù)處理后的低頻子帶LL進(jìn)行三級提升小波變換后形成的 子帶和構(gòu)建的小波樹的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖4是經(jīng)過預(yù)處理的Y分量的LL子帶再經(jīng)過三級提升小波變換后的包含 具體系數(shù)的數(shù)據(jù)分布一個實施例的示意圖5是幀間壓縮中確定兩個閾值的一個實施例的示意圖； 圖6是殘差數(shù)據(jù)的一個實施例的示意圖；圖7是本發(fā)明一種水下視頻壓縮方法的一個實施例的流程圖8是圖7所示實施例中幀內(nèi)壓縮的一個實施例的流程圖9是圖8所示實施例中對重要系數(shù)大小編碼的一個實施例的流程圖IO是圖7所示實施例中幀間壓縮的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
參考圖7，圖示了本發(fā)明一種水下^L頻壓縮方法的一個實施例的流程圖。如 圖所示，包括以下步驟
步驟S71,將RGB空間的待壓縮圖像轉(zhuǎn)換為YUV空間。
即，本步驟中，若原始的待壓縮圖像是RGB空間的圖像，則轉(zhuǎn)換為YUV， 若原始的待壓縮圖像即是YUV空間的圖像，則無需本步驟直接執(zhí)行后續(xù)步驟。
同時，由于RGB轉(zhuǎn)YUV已經(jīng)是公知的技術(shù)，在此對具體的轉(zhuǎn)換過程不作 闡述。
步驟S72，對YUV空間的待壓縮圖像進(jìn)行預(yù)處理。
本步驟中，對YUV空間數(shù)據(jù)中的Y (亮度)分量進(jìn)行一級整數(shù)小波變換， 由此得到LL、 LH、 HL、 HH四個子帶。其中，由于經(jīng)過變換后，圖像的主要能 量集中在低頻子帶LL上，因而舍棄所述LH、 HL、 HH三個高頻子帶，僅保留 LL低頻子帶。
例如，參考圖1,圖中示出了經(jīng)過一級整數(shù)小波變換后的Y分量的子帶示 意圖，圖中主要能量集中于LL1低頻子帶中。其中LL、 LH、 HL、 HH后的1 表示經(jīng)過幾次小波變換所得到的子帶，后續(xù)不再說明。
對于YUV空間數(shù)據(jù)中的U、 V (色度)分量，則進(jìn)行三級整數(shù)小波變換。 其中，僅保留經(jīng)過最后一次變換后的LL低頻分量。
例如，參考圖2，圖示了對待壓縮圖像分量U、 V分別進(jìn)行三級提升整數(shù)小 波變換后形成的子帶的一個實施例的示意圖。如圖所示，經(jīng)過最后一級變換所 得到的LL低頻子帶為LL3，在此僅保留該LL3子帶。經(jīng)過本步驟的預(yù)處理之后，因為Y分量經(jīng)過一級小波變換后LL圖像的面
積為原始圖像的1/4， U、 V色度分量LL3圖像的面積僅為原始圖像的1/64， 所以既可以大大降低待壓縮的數(shù)據(jù)量和提高壓縮比，又可以降低壓縮計算量和 提高壓縮計算的速度。
需要說明的是，所述Y分量和U、 V分量所進(jìn)行小波變換的次數(shù)并不限于 上述的一次和三次，其可以具體根據(jù)壓縮比的需要進(jìn)行調(diào)整，若期望壓縮比更 高，則可以提高變換級數(shù)，反之，可以降低變換級數(shù)?？梢钥闯?，級數(shù)無論如 何變換也均不脫離本發(fā)明的原理，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
步驟S73,進(jìn)行幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮。
其中，幀內(nèi)壓縮的一個實施例可以參考圖8及其文字說明，幀間壓縮的一 個實施例可以參考圖9及其文字說明。 步驟S74,結(jié)束。
參考圖8,圖示了圖7所示實施例中幀內(nèi)壓縮的一個實施例的流程圖。如圖 所示，包括以下步驟
步驟S81，對Y分量進(jìn)行3級提升小波變換。
本步驟中，即是對經(jīng)過預(yù)處理后得到的Y分量的LL低頻子帶再進(jìn)行上述 的3級提升小波變換。
參考圖3,圖示了對Y分量預(yù)處理后的低頻子帶LL進(jìn)行三級提升小波變換 后形成的子帶和構(gòu)建的小波樹的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，以圖中 所示的方式按小波4叉樹方式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織。例如，以經(jīng)過最后一次變換得到 的HL3子帶中的一個系數(shù)為根節(jié)點，該根節(jié)點在HL2中對應(yīng)四個后代，而HL2 中的四個后代中每個又對應(yīng)4個后代(這樣有4*4=16個后代)。所述的根節(jié)點 與它的四個后K再與該四個后〗、對應(yīng)的16個后代(共1+4+16=21 )共21個 數(shù)據(jù)構(gòu)成一個小波樹。例如
在三級變換后的子帶內(nèi)任意一個位置(i， j)對應(yīng)的系數(shù)x(i， j)為一個根 節(jié)點，在二級變換后的對應(yīng)子帶對應(yīng)4個后代x(2Z，2力，x(2/，27' + l)， x(2f + l，2y')，x(^ + l，"' + l),相應(yīng)地，這4個后代在一級變換后的^"應(yīng)子帶共對應(yīng)16個后代 x(化4力x(化4/ +1) x(4Z +1,4/) ， x(4/ +1,4_/ +1) ， x(4/，4/ + 2) , x(化4乂 + 3) , x(4/ +1,4/ + 2), x(4/ +1,4/ + 3) x(4/ + 2,4， jc(4,— + 2,4_/ +1) , + 3,4/) ， x(4/ + 3,4/ +1) ， x(4/ + 2,4/ + 2), x(4"2，4/ + 3) , x(4/ + 3，4/ + 2) , x(4/ + 3，4/ + 3) 。 x (匕j)與它的4個后^，連同這
4個后代對應(yīng)的16個后代(共21個數(shù)據(jù))共同構(gòu)成一棵小波樹。
同樣，對于HH3子帶來說，圖中也舉例示出了 一個小波樹的示意；對于LH3
子帶也同樣舉例示出了一個小波樹。
步驟S82，對LL3子帶進(jìn)行壓縮編碼。
即，對于經(jīng)過步驟S81變換后，對于經(jīng)最后一級變換得到的LL3子帶進(jìn)行 壓縮編》馬。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述LL3的壓縮編碼可以采用差分脈沖編碼調(diào) 制(DPCM )預(yù)測加預(yù)測誤差熵編碼的方法進(jìn)4亍無損壓縮。由于這種壓縮方法已 是現(xiàn)有技術(shù)，在此僅對其簡要的說明
DPCM預(yù)測的基本思想建立在圖像中鄰近像素高度相關(guān)的事實基礎(chǔ)上。預(yù) 測編碼的突出技術(shù)特點是不直接傳送像素值，而對實際像素值與它的一個預(yù)測 值之間的差值進(jìn)行編碼和傳送，這種差值稱為預(yù)測誤差。由于預(yù)測值是以在當(dāng) 前像素前已經(jīng)傳出的若干鄰近像素作為參考像素預(yù)測出來的，因此，預(yù)測誤差 可以認(rèn)為是待傳像素所攜帶的新信息。預(yù)測編碼通過由像素值到預(yù)測誤差這種 映射方式消除或者削弱了相鄰像素間存在于空間及時間上的冗余度，在所傳送 的信息流中，后續(xù)時刻所傳送的只是新的信息，從而可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。我們 是利用當(dāng)前像素左邊和上邊的像素作為參考像素進(jìn)行預(yù)測的。假設(shè)當(dāng)前像素是
W，力，左面的像素是W —0，上面的像素是一'-1，力，那么當(dāng)前像素的預(yù)測誤 差是x(/，力-(x(/，/ -1) + x(/ -1，/))/2 ，我們只對預(yù)測誤差進(jìn)行編碼。而對于其余的高
頻子帶，首先以圖3所示的方式按小波4叉樹方式進(jìn)行數(shù)據(jù)組織，然后對構(gòu)建 的'』、波樹進(jìn)行掃描壓縮編碼。
后續(xù)步驟S83至S87是對剩余的高頻子帶進(jìn)行掃描壓縮的步驟。步驟S83，確定第一閾值T1。
該第一閾值T1通過以下方式確定
Tl應(yīng)該使得所述剩余的高頻子帶中至少有一個小波系數(shù)大于等于該第一閾 值T1;并且，使得剩余的小波系數(shù)均小于2倍的所述第一閾值T1。 步驟S84，對小波樹進(jìn)行掃描以確定小波零樹和重要小波樹。 在本步驟中，對剩余高頻子帶中同一級的子帶按以下順序掃描HL—>LH —>HH。
對于子帶內(nèi)部的小波系數(shù)的掃描順序為HL內(nèi)的小波系數(shù)按列進(jìn)行掃描； LH內(nèi)的小波系數(shù)按行進(jìn)行掃描；HH內(nèi)的小波系數(shù)按Zigzag順序進(jìn)行掃描。上 述掃描順序可以使得重要系數(shù)的分布更加緊湊，從而減少編碼量。
在上述掃描順序的控制下，對各個小波樹進(jìn)行考察
如果一個小波樹中所有的小波系數(shù)均小于所述第一閾值Tl,則認(rèn)為該小波 樹為小波零樹，整個小波樹用二進(jìn)制0標(biāo)記；否則，認(rèn)為該小波樹為重要小波 樹，重要小波樹用二進(jìn)制1標(biāo)記。所述對整個小波樹的標(biāo)記也需要進(jìn)行編碼傳 輸至解碼端。
步驟S85，對重要小波樹進(jìn)行位置編碼和大小編碼。
本步驟中，對重要小波樹進(jìn)行考察，對重要小波樹中大于所述第一閾值T1 的小波系數(shù)(稱之為重要系數(shù))進(jìn)行編碼。該編碼包括位置編碼和大小編碼， 其中位置編碼采用小波系數(shù)位置差降法(WDR)方法進(jìn)行壓縮編碼，而大小編 碼的一個實施例則可以參考圖9及其文字il明。
其中，所述位置差降法為公知技術(shù)，原理及詳細(xì)介紹可以圖考文獻(xiàn)Y.Yuan and M. K. Mandal. Novel embedded image coding algorithms based on wavelet difference reduction, IEE. Proc. Vision, Image and Signal Processing 152(1) (2005) 9-19。
為了更為清楚的說明本發(fā)明，對應(yīng)用該位置差降法進(jìn)行位置編碼進(jìn)行舉例 說明
參考圖4，圖示了經(jīng)過預(yù)處理的Y分量的LL子帶再經(jīng)過三級提升小波變換后的包含具體系數(shù)的數(shù)據(jù)分布一個實施例的示意圖。
以HL3高頻子帶為例進(jìn)行說明設(shè)當(dāng)前的第一閾值為32，圖中沒有數(shù)據(jù)的 塊表示塊內(nèi)小波系數(shù)的絕對值小于32,是不重要的系數(shù)。
HL3子帶的小波樹按列進(jìn)行掃描。子帶內(nèi)第一個，第二個小波樹都是小波 零樹，輸出2個二進(jìn)制位"0"。第三個小波樹包含重要系數(shù)，是重要小波樹， 輸出二進(jìn)制位'T'。接下來對該重要小波樹(圖中圏內(nèi)所包含的系數(shù)構(gòu)成的小 波樹)進(jìn)行掃描和WDR編碼。
掃描遇到的系凄t依次為32， 0， -52， 36， 0， 0， 50， 0, 0, 0， 0， 0， 0，
0, 60， 0, 0， 0, 0, 0， -62，其中0表示不重要的系數(shù)。得到的重要系數(shù)位置 依次為1, 3, 4, 7， 15, 21。我們進(jìn)一步處理得到重要系數(shù)的位置差1， 2，
1, 3, 8， 6。這一系列位置差用二進(jìn)制表示為1、 10、 1、 11、 1000、 110。因 為這些二進(jìn)制表示的最高位始終是l,我們就可以不對1進(jìn)行編碼。同時這些重 要系數(shù)的符號在編碼時可以用作各個位置差的間隔。這樣我們就得到了編碼數(shù) 據(jù)流+-0++1+000-10。其中，包含四種符號(即+、 -、 0、 1)因而可以采用兩 位二進(jìn)制進(jìn)行編碼。
再以HH3高頻子帶為例進(jìn)行說明HH3子帶的小波樹按Zigzag順序進(jìn)行掃 描。子帶的第一，二，三個小波樹都是小波零樹，輸出二進(jìn)制位"0"。第四個 小波樹包含重要系數(shù)，輸出二進(jìn)制位"1"。接下來對該小波樹進(jìn)行掃描和WDR 編碼。
掃描遇到的重要系凄t依次為52， 0, 0， 0, 60, 0， 51, 0， 0， 0, 0， 0, -32， 0, 0， 0, 0, 0, 0, 62， 0。得到的重要系凝:位置依次為1， 5， 7， 13, 20。我們進(jìn)一步處理得到重要系數(shù)的位置差1, 4, 2, 6， 7。這一系列位置差 用二進(jìn)制表示為1、 100、 10、 110、 111,同時這些重要系數(shù)的符號在編碼時可 以用作各個位置差的間隔，這樣我們就得到了編碼數(shù)據(jù)流++00+0-10+11。其中， 包含四種符號(即+、 -、 0、 1)因而可以采用兩位二進(jìn)制進(jìn)行編碼。
再以LH3高頻子帶為例進(jìn)行說明LH3子帶的'J 、波樹按行進(jìn)行掃描。第一 個小波樹包含重要系數(shù)，是重要小波樹，輸出二進(jìn)制位"1"。接下來對該小波樹進(jìn)行掃描和WDR編碼。
掃描遇到的系數(shù)依次為36， -40， 60， 32, 0， 0, 0， 0， 50， 0， 0， 0， 0， 0, 0, 0， 0， 0, 0， 0， 58，其中O表示不重要的系數(shù)。得到的重要系數(shù)位置依 次為1， 2, 3, 4， 9, 21。我們進(jìn)一步處理得到重要系數(shù)的位置差1, 1, 1, 1， 5， 12。這一系列位置差用二進(jìn)制表示為1、 1、 1、 1、 101、 1100,同時這 些重要系數(shù)的符號在編碼時可以用作各個位置差的間隔，這樣我們就得到了編 碼數(shù)據(jù)流+-+++01+100。其中，包含四種符號(即+、 -、0、 1)因而可以采用 兩位二進(jìn)制進(jìn)行編碼。
步驟S86,判斷是否達(dá)到設(shè)定的壓縮比特量，若是，則執(zhí)行步驟S88，否則 沖丸行步驟S87。
即，經(jīng)過上述各個步驟將該圖像的全部小波樹均進(jìn)行掃描壓縮后，再由本 步驟判斷壓縮后的數(shù)據(jù)量是否達(dá)到了設(shè)定的限制量，若是，則表明不能再進(jìn)行 壓縮，故而執(zhí)行步驟S88，否則則表明還可以繼續(xù)進(jìn)行壓縮，以使得解碼端還原 出的圖像質(zhì)量更佳，故而執(zhí)行步驟S87。
步驟S87,更新所述第一閾值。
即，通過步驟S86判定還可以繼續(xù)進(jìn)行壓縮時，此時將所述第一閾值更新， 也就是重新設(shè)定新的第一閾值，具體的是將所述第一閾值減小。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，本步驟將第一閾值更新為上一次設(shè)定的 第一閾值的一半。
將所述第一閾值減小的目的是為了使得對圖像的描繪更加細(xì)致，使得解碼 端還原的效果更逼真。
本步驟結(jié)束后執(zhí)行步驟S84。即，更新閾值后，重新執(zhí)行上述的掃描壓縮流程。
步驟S88,結(jié)束。
參考圖9，圖示了圖8所示實施例中對重要系數(shù)大小編碼的一個實施例的流 程圖。如圖所示，包括以下步驟
步驟S91,確定所述重要系數(shù)所屬區(qū)間并對表征這種區(qū)間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行編碼。
在本步驟中，判斷所述重要系數(shù)的值屬于下述兩個區(qū)間中的哪個區(qū)間[Tl，
Tl+T1/2)、 [Tl+T1/2， 2T1)
若屬于區(qū)間[Tl, Tl+T1/2)，則用二進(jìn)制0編碼；若屬于區(qū)間[T1+T1/2, 2T1)， 則用二進(jìn)制1編碼。
這樣一來，解碼端便可以通過判斷區(qū)間的編碼來確定其屬于哪個區(qū)間，從 而便可以確定下屬步驟中該區(qū)間的中值。
為了更便于理解本發(fā)明，下面以仍以圖4為例進(jìn)行說明 以上述步驟S85中HL3高頻子帶中的小波樹為例進(jìn)行說明 假設(shè)Tl-32,這樣兩個區(qū)間分別是[32,48)和[48，64 );當(dāng)重要系數(shù)的絕對值 落在[32,48 )區(qū)間時，編碼輸出二進(jìn)制位"0";當(dāng)落在[48，64)區(qū)間時，編碼輸 出二進(jìn)制位"1"。所以重要系數(shù)產(chǎn)生的細(xì)化碼流為010111。
各重要系數(shù)用原始值與編碼值的差來代替，其中屬于區(qū)間[32，48)的編碼值 為40,屬于區(qū)間[48，64)的編碼值為56。這樣一來，32， -52, 36， 50， 60， -62 依次用差值表示，變?yōu)?8， 4, -4, -6, 4， -6。該HL3子帶的小波樹編碼完成。 再以上述步驟S85中HH3高頻子帶中的小波樹為例進(jìn)行說明 仍然采用上述的區(qū)間，首先對各重要系數(shù)所述區(qū)間進(jìn)行編碼，得到碼流 11101,并用原始值與編碼值的差來代替。這樣一來，52， 60， 51， -32， 62依 次用差值表示，變?yōu)?4， 4, -5, 8， 6。該HH3子帶的小波樹編碼完成。 再以上述步驟S85中LH3高頻子帶為例進(jìn)4亍_說明
仍然采用上述的區(qū)間，首先對各重要系數(shù)所述區(qū)間進(jìn)行編碼，得到碼流 001011。各重要系數(shù)用原始值與編碼值的差來代替。這樣一來，36， -40， 60， 32， 50, 58依次用差值表示，變?yōu)?4， 0, 4, -8， -6， 2。該LH3子帶的小波
樹編；馬完成。
步驟S92,以所述重要系數(shù)的原始值與其所屬區(qū)間內(nèi)的一個確定值之差替換 所述重要系數(shù)。
對于每個重要系數(shù)，用其所屬區(qū)間中的一個確定值來作為其編碼值。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，以其所述區(qū)間的中值作為編碼值。并且，將所述 重要系數(shù)的原始值與編碼值之差替換所述重要系數(shù)。
以上述步驟S85中HL3高頻子帶中的小波樹為例進(jìn)行說明 各重要系數(shù)用原始值與編碼值的差來代替，其中屬于區(qū)間[32,48)的編碼值
為40,屬于區(qū)間[48,64)的編碼^直為56。這才羊一來，32, -52， 36, 50， 60， -62
依次用差值表示，變?yōu)?8， 4, -4， -6, 4, -6。該HL3子帶的小波樹編碼完成。 再以上述步驟S85中HH3高頻子帶中的小波樹為例進(jìn)行說明 仍然采用上述的區(qū)間，用原始值與編碼值的差來代替。這樣一來，52， 60,
51, -32, 62依次用差值表示，變?yōu)?4, 4, -5, 8, 6。該HH3子帶的小波初于
編石馬完成。
再以上述步驟S85中LH3高頻子帶為例進(jìn)行說明
仍然采用上述的區(qū)間，各重要系數(shù)用原始值與編碼值的差來代替。這樣一 來，36， -40， 60， 32， 50， 58依次用差值表示，變?yōu)?4, 0, 4， -8, -6， 2。 該LH3子帶的小波樹編碼完成。
需要說明的是，本步驟中用差值替代所述重要系數(shù)是為了在下次更新閾值 后，進(jìn)一步對符合新闊值的重要系數(shù)(包含了被差值替代的位置)進(jìn)行掃描編 碼以使得還原出的圖像更加細(xì)膩。由于過程類似，在此不做進(jìn)一步描述。
步驟S93，結(jié)束。
參考圖10，圖示了圖7所示實施例中幀間壓縮的一個實施例的流程圖。如 圖所示，包括以下步驟
步驟S101，將經(jīng)過預(yù)處理的Y分量的LL子帶劃分為互不重合的子塊。
本步驟中，針對經(jīng)過預(yù)處理后的Y分量的LL子帶，即經(jīng)過一次小波變換 后的Y分量的LL子帶。
將所述LL子帶劃分為不重合的子塊，例如劃分為8x8的子塊。各個子塊 之間不重合。
步驟S102，在其參考幀中尋找各個子塊的匹配塊得到運動矢量。 本步驟中，由于僅僅針對LL子帶，因而使得匹配塊的搜索也在參考幀的LL子帶中進(jìn)行，因而搜索面積降低為原來的1/4;以8x8的子塊為例，則可以 以所述子塊的參考幀中同位置的對應(yīng)子塊為中心，上下左右各7個像素的范圍
內(nèi)進(jìn)行全搜索。
搜索到所述匹配塊后，則就得到了所述子塊的運動矢量。
步驟S103，對所述子塊進(jìn)行預(yù)測補償?shù)玫綒埐頭:據(jù)。
即，根據(jù)所述子塊與其匹配塊計算得到對應(yīng)的殘差數(shù)據(jù)。為了降低預(yù)測殘 差的方塊效應(yīng)，本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，采用重疊塊運動補償方法，其 中加權(quán)窗函數(shù)采用升余弦窗函數(shù)
其中N可以取8、 16等值，分別對應(yīng)8x8的子塊劃分和16 x 16的子塊劃分。
對于所述"重疊塊運動補償方法，，在以下文獻(xiàn)中有詳細(xì)的描述，在此不進(jìn) 行贅述
Orchard M. T. and Sullivan G. J.. Overlapped block motion compensation: An estimation-theoretic approach, IEEE Trans, on Image Processing. 3(5) (1994): 693-699。
步驟S104,對殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行一級小波變換。
本步驟的目的在于進(jìn)一步的降低殘差數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性和降低殘差數(shù)據(jù)的 取值范圍。
步驟S105,將第一設(shè)定值與變換后的殘差數(shù)據(jù)中最大值所構(gòu)成的區(qū)間二等 分，確定第一等分值。
即，首先確定所述變換后的殘差數(shù)據(jù)中的最大值，然后取該最大值與所述 第一設(shè)定值的中間值。如圖5中所示，所述第一設(shè)定值為10， An^表示所述殘 差數(shù)據(jù)中的最大值，而10+ (Amax-10) /2則是所述第一等分值，也就是10與 A腿區(qū)域的中值。
并且，本步驟中將小于所述第一設(shè)定值的殘差數(shù)據(jù)(也就是殘差系數(shù))忽略。
步驟S106,將所述殘差數(shù)據(jù)劃分為不重合的子塊并確定重要子塊。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，可以劃分為4x4子塊。并且，判斷是否 是重要子塊的方法為，若一個子塊中有三個以上的系數(shù)大于所述第一設(shè)定值， 則認(rèn)為所述子塊為重要子塊。
參考圖6，圖示了殘差數(shù)據(jù)的一個實施例的示意圖。如圖所示，該殘差數(shù)據(jù) 是一個16xl6的塊，其包含了 16個4x4子塊，其中粗線所圈定的6個子塊即 為重要子塊，因為其中均包含三個以上大于所述第一設(shè)定值10的系數(shù)。
步驟S107，對所述重要子塊進(jìn)行位置編碼。
本步驟中，位置編碼可以采用WDR編碼。為了有助于理解本發(fā)明，下面僅 以圖6為例(所述第一設(shè)定值為10 )進(jìn)行說明
圖中未標(biāo)志數(shù)據(jù)的點代表系數(shù)值不重要(即小于10的被忽略的系數(shù))，從 圖中可以看出，絕對值最大的系數(shù)Amax=60,這樣我們得到兩個編碼閾值第一 設(shè)定值10和第一等分值35。邊框線條加粗的子塊代表重要子塊。
按圖示箭頭順序?qū)χ匾訅K的位置進(jìn)行WDR壓縮編碼。重要子塊的位置依 次為1, 3, 6， 11, 13, 16, 17。最后的"17"為結(jié)束符。進(jìn)一步處理得到重 要子塊的位置差1， 2， 3， 5, 2, 3， 1。這一系列位置差用二進(jìn)制表示為1、 10、 11、 101、 10、 11、 1,其中不對最高位"1"進(jìn)^f亍編碼，最終得到的編碼數(shù) 據(jù)流是++0+1+01+0+1 + ,其中"+"表示間隔符號，沒有實際意義。
然后沿著重要子塊的掃描路徑把所有子塊中的系凄緣成一維序列32、 16、 40、 -50、 15、 -32、 30、 20、 25、 40、 -42、 60、 20、 16、 45、 56、 49、 16、 55、 20、 25、 50、 52、 46、 28、 -12。再按照WDR方法對重要系數(shù)的位置進(jìn)行壓縮 編碼。所述WDR編碼過程可以參考上述的文獻(xiàn)，在這里不進(jìn)行詳細(xì)的描述。
步驟S108,以所述第一等分值為閾值對重要子塊內(nèi)的重要系數(shù)的位置及大 小進(jìn)行編碼。
仍以圖5、圖6為例，其中第一設(shè)定值為IO, Amax=60,所述第一等分值為35。其中， 一維序列中重要系數(shù)的位置依次是14, 15, 37， 45, 46， 62， 64， 65, 73, 81， 83, 91， 97 (此處大于閾值35的被視為重要系數(shù))。最后的"97" 為結(jié)束符。進(jìn)一步處理得到重要系數(shù)的位置差14, 1， 22， 8， 1， 16, 2， 1, 8, 8, 2, 8， 6。位置差用二進(jìn)制表示為1110、 1、 10110、 1000、 1、 10000、 10、 1、 1000、 1000、 10、 1000、 110，不3十最高4立"1"進(jìn)4亍編石馬，重要系凄史的
符號用作各個位置差的間隔，最終得到的編碼數(shù)據(jù)流是 + 110-+0110_000 + +0000+0 + +000 + 000+0 + 000+10。
之后，對所述重要系數(shù)的大小進(jìn)行編碼。當(dāng)重要系數(shù)的絕對值落在[35,47) 區(qū)間時，輸出二進(jìn)制位"0";當(dāng)落在[47，60)區(qū)間時，輸出二進(jìn)制位'T，。所以重 要系數(shù)產(chǎn)生的細(xì)化碼流為010010111110。所述數(shù)值47為區(qū)間[35,60)的中值， 也即圖5中M2的位置，表示為[An^-[10+( A匪-10)/2]]/2+35，對于本Amax=60 的實施例來說，則是[60-[10+(60-10)/2]]/2+35=35+25/2 47。即，本步驟的大小 編碼相當(dāng)于對所述重要系數(shù)的進(jìn)一步細(xì)化編碼。
同樣，上述大小編碼時的閾值也不限于是所屬區(qū)間的中間值，其可以是任 意設(shè)定的數(shù)值。
步驟S109,以所述第一設(shè)定值為閾值對重要子塊內(nèi)的重要系數(shù)的位置進(jìn)行 編碼。
仍以圖5、圖6為例，其中第一設(shè)定值為IO, Amax=60，所述第一等分值為35。
本步驟中，以這樣一來， 一維序列中重要系數(shù)的位置依次是2， 5, 17， 20， 21， 28, 33, 50, 55， 66， 77, 79, 94, 96， 97 (此處大于閾值10小于閾 值35的被視為重要系數(shù))。最后的"97"為結(jié)束符。進(jìn)一步處理得到重要系數(shù) 的位置差2， 3, 12, 3， 1， 7， 5， 17, 5, 11， 11， 2， 15， 2, 1。位置差用 二進(jìn)制表示為lO，ll，llOO,ll,l,lll，lOl，lOOOl,101,1011,1011,10,1111,10,1 ,不對 最高位'T，進(jìn)行編碼，重要系數(shù)的符號用作各個位置差的間隔，最終得到的編 碼數(shù)據(jù)流是+0 + 1 + 100 —1 + +11 + 01 + ,1 + 01 + 011 + 011 + 0 + 111—0 + 。
之后，對所述重要系數(shù)的大小進(jìn)行編碼。當(dāng)所述重要系數(shù)的絕對值落在[10,22)區(qū)間時，輸出二進(jìn)制位"0";當(dāng)落在[22,35)區(qū)間時，輸出二進(jìn)制位'T，。 所以重要系K產(chǎn)生的細(xì)化碼流為10011010000110。所述凝 f直22為區(qū)間[10,35) 的中值，也即圖5中Ml的位置，表示為[10+( Amax-10)/2-10]/2+10，對于本 Amax=60的實施例來說，則是[10+(60-10)/2-10]/2+10 22。即，本步驟的大小編 碼相當(dāng)于對所述重要系數(shù)的進(jìn)一步細(xì)化編碼。
同樣，上述大小編碼時的閾值也不限于是所屬區(qū)間的中間值，其可以是任 意設(shè)定的數(shù)值。
需要說明的是，上述結(jié)束符只是起到標(biāo)記作用，只要其不在所述殘差數(shù)據(jù) 所在范圍內(nèi)即可。
步驟SllO,結(jié)束。
以上對重要子塊及重要子塊內(nèi)的重要系數(shù)的位置編碼的方法保證了重要系 數(shù)位置分布的緊湊性，有利于壓縮比的提高。此外，因為編碼的系數(shù)取值范圍 較小，可以由確定的兩個閾值進(jìn)行兩次掃描編碼即可，既沒有丟失重要系數(shù)， 又能較好地逼近保留的重要系數(shù)。
其中，對步驟S102中得到的運動矢量來說，首先將其分解為位平面，然后 再將該位平面轉(zhuǎn)換為格雷碼，最后對轉(zhuǎn)換后的格雷碼進(jìn)行算術(shù)編碼。在所述算 術(shù)編碼的過程中，加入扭l率才莫型以減少編碼量。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例 中，以步驟SIOI中劃分為8x8子塊為例
因為運動矢量(wv""^)的各分量值的范圍是士7，其絕對值可以表示為以2為 基底的多項式，即
,=6222 +夂2'+6020 (2)
所有運動矢量數(shù)據(jù)的絕對值可以分解為3個位平面，第Z個位平面由所有運動 矢量數(shù)據(jù)絕對值的第Z個比特位(bi)組成。符號位也組成了一個位平面(l表示正， O表示負(fù))，并作為最高位平面。
最低的3個數(shù)值位平面(除符號位以外的位平面)纟姿格雷(Gray)碼進(jìn)行比 特平面分解。二進(jìn)制碼到格雷碼的轉(zhuǎn)換公式為其中'=0,1
、&分別表示二進(jìn)制碼和格雷碼的第''個比特位。這樣做的原因是，相鄰 的運動矢量具有一定的相似性，格雷碼的突出特點是相鄰整數(shù)的二進(jìn)制表示只 相差一個二進(jìn)制位，這樣可以使運動矢量分解到位平面后"0"或者"1"大面積出
現(xiàn)，有效地將"o", "r的概率拉開，為接下來要進(jìn)行的算術(shù)編碼提供了有利條 件(當(dāng)使用算術(shù)編碼對"o，，"r，數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼時，"o，，"r，出現(xiàn)的概率相差越大， 所需要的編碼數(shù)越少)。本發(fā)明將所有位平面按行首尾相接的順序，形成一維的
"0"" 1 ，，數(shù)據(jù)流，再使用JPEG2000中的MQ算術(shù)編碼[6]方法對"0"" 1 ，，數(shù)據(jù)流進(jìn)行壓
縮編碼。
本發(fā)明為降低方法的復(fù)雜性，采用i階概率模型。因為"o""r，數(shù)據(jù)流中二進(jìn) 制位之間具有一定的相關(guān)性，所以在二進(jìn)制位"o"之后，二進(jìn)制位"o，，再一次出現(xiàn) 的可能性比較大，即在"o"出現(xiàn)的條件下，下一個二進(jìn)制位是"o"的條件概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)
大于下一個二進(jìn)制位是'T，的條件概率，用公式表示為
P(。l0)》p(11。) (4)
同樣的，還有
;K豐)》 i (0|l) (5) 這樣，在待編碼位前一個二進(jìn)制位是"O"或者是"l"的條件下，"0" "l"出現(xiàn) 的概率差距遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出統(tǒng)計所有二進(jìn)制位得出的"O" "l"概率(P(W和/K1))的差距。 編碼時通過判斷待編碼二進(jìn)制位前面的位是"0"或是"1",使用不同的條件概率
(待編碼位前面的位是"o",使用p(,)和"^);待編碼位前面的位是"r，使用 W0lD和^il")。由于W0lW和A腫，"oI"和p串的差距更大，所以更有利于節(jié)省
編碼數(shù)。這里我們使用待編碼位前面的1個二進(jìn)制位作為條件概率的判斷條件，
所以稱之為1階概率模型，假如我們使用前面2個或以上二進(jìn)制位作為判斷條
件，"o，，"r，出現(xiàn)的概率差別會更大，但是會消耗較多的系統(tǒng)時間和空間。所以綜合考慮我們采用1階概率沖莫型。本發(fā)明事先掃描統(tǒng)計出1階模型的條件一既率， 然后再按MQ算術(shù)編碼方法進(jìn)行壓縮編碼。
需要說明的是，以上的幀內(nèi)或幀間的壓縮方式僅闡述了對Y分量的才喿作。 對于幀內(nèi)壓縮來說，經(jīng)過預(yù)處理后的U、 V分量直接采用DPCM預(yù)測加預(yù)測誤 差熵編碼方法進(jìn)4于無損壓縮。
所述DPCM預(yù)測和預(yù)測誤差熵編碼方法均是^^知技術(shù)，其中DPCM可以參 考上述的相關(guān)描述，而預(yù)測誤差熵編碼方法則可以參考王匯源.數(shù)字圖像通信 原理與^支術(shù)，國防工業(yè)出版;^土， 2000.9:54—57。
其中，對于U、 V分量來說，由于進(jìn)行幀內(nèi)壓縮時其面積僅為原始圖像的 1/64 (經(jīng)過三級整數(shù)小波變換)，因而極大的降低了信息量，提高了壓縮比。
對于幀間壓縮來說，圖像的色度分量U、 V,運動補償是在預(yù)處理后對應(yīng)的 LL3子帶進(jìn)行。因為LL3子帶圖像較小，其長寬尺寸分別是亮度分量Y低頻子 帶LL1長寬尺寸的1/4。因此在幀間預(yù)測中，本發(fā)明將前圖像預(yù)處理后的色度分 量U、 V的LL3子帶劃分為互不重疊的2x2子塊，然后對每個子塊，直接利用 亮度分量Y的LL1的運動估計結(jié)果，確定匹配子塊并進(jìn)行預(yù)測補償。這樣通過 非常簡短的運算過程便可以充分利用色度分量U、 V的幀間相關(guān)性，有效減小 了預(yù)測誤差值，而預(yù)測誤差采用霍夫曼熵編碼方法編碼，所以最終減少了所需 的編碼數(shù)。其中，對于U、 V分量進(jìn)行預(yù)測補償后的殘差數(shù)據(jù)來說，由于數(shù)據(jù) 量較少，其直接進(jìn)行熵編碼后傳輸至解碼端。
通過以上描述可知，本發(fā)明所述的編碼方法最終傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括
幀內(nèi)編碼部分包括Y分量經(jīng)過預(yù)處理后并經(jīng)過3次提升小波變換后的LL3 子帶的DPCM預(yù)測誤差的熵編碼，U、 V分量經(jīng)過預(yù)處理后的LL3子帶的DPCM 預(yù)測誤差的熵編碼，Y分量經(jīng)過預(yù)處理后并經(jīng)過3次提升小波變換后的高頻子 帶的位置編碼和大小編碼，以及所述第一閾^直Tl;
幀間編碼部分包括Y分量經(jīng)過預(yù)處理后并經(jīng)過運動估計得到的殘差數(shù)據(jù)中 重要子塊的位置編碼，所述重要子塊內(nèi)重要系數(shù)的位置編碼和大小編碼，所述 殘差數(shù)據(jù)中絕對值最大的系數(shù)，以及U、 V分量直接采用所述Y分量的運動估計結(jié)果得到的殘差(預(yù)測誤差)的熵編碼。
當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)視頻圖像壓縮方法(如MPEG-2、 MPEG-4、 H.263、 H.264等)都 無法對水下視頻圖像進(jìn)行高效壓縮，壓縮比一般小于150:1，而按照本發(fā)明提出 的方法，壓縮比范圍可以達(dá)到250:1至500:1，基本滿足水聲信道傳輸速率為 16Kbps時的帶寬要求。
以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā) 明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的 范圍。
權(quán)利要求
1、一種水下視頻壓縮方法，包括對待壓縮圖像進(jìn)行幀內(nèi)壓縮的步驟及幀間壓縮的步驟，其特征在于，所述待壓縮圖像為YUV空間數(shù)據(jù)，并且在所述幀內(nèi)壓縮步驟及幀間壓縮步驟之前，還包括將待壓縮圖像進(jìn)行小波變換預(yù)處理的步驟；所述小波變換預(yù)處理的步驟包括將待壓縮圖像的Y分量進(jìn)行至少一級整數(shù)小波變換并舍棄其中的LH、HL、HH高頻分量中的至少一種的過程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述小波變換預(yù)處理的步驟 還包括將所述待壓縮圖像的U、 V分量進(jìn)行至少一級整數(shù)小波變換并僅保留最 后一次變換的LL子帶的步驟。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述小波變換預(yù)處理的步驟 中，對所述Y分量進(jìn)行一級整數(shù)小波變換并舍棄變換后的全部高頻分量；并且， 對所述U、 V分量進(jìn)行三級整數(shù)小波變換并^叉保留最后一次變換的LL子帶。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述幀內(nèi)壓縮 的步驟包括a、 對待壓縮圖像經(jīng)過小波變換預(yù)處理后的Y分量再進(jìn)行至少一級提升小波 變換；b、 對最后一級變換得到的LL子帶進(jìn)行壓縮編碼；并且，以經(jīng)過步驟a最 后一次小波變換得到的高頻子帶中的系數(shù)為根節(jié)點組織小波樹，以小波樹為單 位進(jìn)行掃描并進(jìn)4t壓縮編碼。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述剩余高頻子帶內(nèi)的小波 系數(shù)的掃描順序為LH，按行進(jìn)行掃描；HL，按列進(jìn)行掃描；HH,進(jìn)行Zigzag順序掃描。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述剩余高頻子帶中的小波系凄t的壓縮方法為bl、確定第一閾值T1;b2、對小波樹進(jìn)行掃描，如果一個小波樹中所有小波系數(shù)均小于所述第一 閾值Tl,則認(rèn)為該小波樹為小波零樹，否則認(rèn)為是重要小波樹；b3、對所述重要小波樹內(nèi)的大于所述第一閾值T1的小波系數(shù)進(jìn)行位置編碼 及大小編碼，其中位置編碼采用小波系數(shù)位置差降法編碼；所述大小編碼的步驟包括判斷并記錄所述重要小波樹內(nèi)的小波系數(shù)屬于區(qū)間[Tl, T1+T1/2),或是區(qū) 間[T1+T1/2， 2T1),并將所述記錄的對應(yīng)關(guān)系編碼傳輸；以所述重要小波樹內(nèi)小波系數(shù)的原始值與該小波系數(shù)所在區(qū)間內(nèi)的一個確 定值之差替換所述重要小波樹內(nèi)的小波系數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一閾值滿足以下條件 至少有一個小波系數(shù)的絕對值大于等于該第一閾值；剩余小波系數(shù)的絕對值小于二倍的所述第一閾值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述幀間壓縮 的步驟包括將所述待壓縮圖像經(jīng)過小波變換后的LL低頻子帶劃分為互不重合的塊并 在其參考幀中搜索匹配塊，從而得到運動矢量并進(jìn)行編碼；并且，根據(jù)所述待壓縮圖像中的原始塊與所述參考幀中的匹配塊得到殘差數(shù)據(jù)；對該殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼A、 對所述殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行至少一級小波變換；B、 將第一設(shè)定值與所述殘差數(shù)據(jù)中的最大值之間的區(qū)間二等分，得到中間 點第一等分值；C、 將所述殘差數(shù)據(jù)劃分為互不重合的塊，并且若一個塊中大于等于所述第 一設(shè)定值的系數(shù)的個數(shù)達(dá)到了第一系數(shù)預(yù)設(shè)值，則認(rèn)為該塊為重要子塊；對所述重要子塊在所述殘差數(shù)據(jù)中的位置采用位置差降法進(jìn)行編碼； 對所述重要子塊中大于等于所述第一設(shè)定值的系數(shù)，分別在閾值為所述第一等分值和所述第一設(shè)定值時以位置差降法進(jìn)行位置編碼，以及大小編碼。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述運動矢量編碼的步驟包括將運動矢量分解到位平面；將所述位平面中的數(shù)值位平面轉(zhuǎn)換為格雷碼；對所述轉(zhuǎn)換后的格雷碼進(jìn)行算術(shù)編碼，并且在算術(shù)編碼的過程中應(yīng)用;f既率 模型降低編碼數(shù)。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，幀間壓縮的過程中，將待 壓縮圖像的U、V分量經(jīng)過最后一次變換得到的LL子帶劃分為互不重合的子塊， 對于每個子塊采用該待壓縮圖像的Y分量的運動估計結(jié)果確定對應(yīng)的U、 V分 量的匹配塊，并進(jìn)行預(yù)測補償編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下視頻壓縮方法，包括對待壓縮圖像進(jìn)行幀內(nèi)壓縮的步驟及幀間壓縮的步驟，所述待壓縮圖像為YUV空間數(shù)據(jù)，并且在所述幀內(nèi)壓縮步驟及幀間壓縮步驟之前，還包括將待壓縮圖像進(jìn)行小波變換預(yù)處理的步驟；所述小波變換預(yù)處理的步驟包括將待壓縮圖像的Y分量進(jìn)行至少一級整數(shù)小波變換并舍棄其中的LH、HL、HH高頻分量中的至少一種的過程。本發(fā)明中，由于將待壓縮的圖像進(jìn)行小波變換后舍棄其中Y分量的至少部分高頻分量，且僅保留了U、V分量的小波變換后的低頻分量，因而使得需要編碼的數(shù)據(jù)量得以降低，從而在保證圖像質(zhì)量的前提下從另一方面提高了壓縮比。
文檔編號H04N7/26GK101448158SQ20081024952
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者李慶忠, 王建國, 王文錦, 臧愛云 申請人:中國海洋大學(xué)