專利名稱：：一種基于YUV變換的Bayer圖像壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于YUV變換的Bayer圖像壓縮方法，屬于航天遙感器電子學(xué)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
：輕小型低功耗面陣CMOS相機已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星本體機構(gòu)、深空探測、空間站及飛船上的視頻遙測，有了它就可以對衛(wèi)星變軌、改變姿態(tài)、發(fā)動機工作、太陽翼展開、天線展開等活動進行監(jiān)視和評估，為科研工作者在地面判斷衛(wèi)星工作情況提供圖像依據(jù)，已成功應(yīng)用于多個型號。相機分為黑白和彩色兩種，彩色相機用于監(jiān)視有顏色的物體，目前，空間光學(xué)遙感相機獲得彩色圖像有很多方法，大型遙感相機一般是通過多個傳感器分別獲取不同譜段圖像再通過后期合成彩色，而輕小型低功耗的面陣CMOS相機則是通過CMOS傳感器上的Bayer格式濾光片陣列獲取紅綠藍三個譜段圖像，再通過插值合成彩色圖像。目前民用數(shù)碼相機上CMOS圖像的壓縮方法多數(shù)是圖像在插值后才進行圖像壓縮(見圖2)，由于在插值過程中對圖像加入了很多冗余信息，壓縮數(shù)據(jù)量是原Bayer圖的三倍，不利于空間相機圖像壓縮實時性。并且民用相機壓縮方法多采用簡單的JPEG壓縮方法，JPEG壓縮由于采用離散余弦變換和霍夫曼編碼所以不能進行固定比例壓縮，這就使得它對簡單的圖像壓縮比特別大(會出現(xiàn)塊狀效應(yīng))而復(fù)雜圖像的壓縮比特別小，這就不能合理分配壓縮編碼資源，而且衛(wèi)星由于需要預(yù)估數(shù)據(jù)量以分配數(shù)傳資源，所以必須采用具有固定壓縮比特性的壓縮算法。國內(nèi)有些研究所，應(yīng)用于航天CMOS相機Bayer圖像壓縮雖然采用基于小波的壓縮方法，可以固定壓縮比，但壓縮時卻提取Bayer原圖中的紅綠藍各分量分別進行壓縮(見圖3)，這樣待壓縮數(shù)據(jù)量相比插值后再壓縮的方法減少了，但是由于沒有考慮到三色圖像之間的相關(guān)性(三色圖像內(nèi)容幾乎一樣只是亮度不同)和彩色圖像的特點，對三色分量中相同的信息進行重復(fù)描述，使壓縮效率大大降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于空間變換的Bayer圖像壓縮方法，本方法首先采用在壓縮前引入YUV空間轉(zhuǎn)換，對YUV各分量進行壓縮，去除了RGB三色空間的相關(guān)性，然后根據(jù)YUV小波變換后的復(fù)雜度進行自適應(yīng)編碼量分配控制，計算出YUV三個分量的壓縮編碼量，達到了合理分配編碼資源的目的，提高了編碼效率，最后利用可以固定壓縮比的SPIHT算法進行編碼，從而實現(xiàn)了高保真的Bayer格式圖像壓縮。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于YUV變換的Bayer圖像壓縮方法，所述Bayer圖像由若干Bayer單元構(gòu)成，每個Bayer單元包含4個像素，分別是一個R分量、一個B分量和兩個G分量，步驟如下(1)取一個Bayer圖像的Bayer單元中的G分量均值、R分量和B分量組成一個RGB向量，通過公式權(quán)利要求一種基于YUV變換的Bayer圖像壓縮方法，所述Bayer圖像由若干Bayer單元構(gòu)成，每個Bayer單元包含4個像素，分別是一個R分量、一個B分量和兩個G分量，其特征在于步驟如下(1)取一個Bayer圖像的Bayer單元中的G分量均值、R分量和B分量組成一個RGB向量，通過公式<mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mi>Y</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>U</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>V</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>0.299</mn></mtd><mtd><mn>0.587</mn></mtd><mtd><mn>0.114</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>-</mo><mn>0.169</mn></mtd><mtd><mo>-</mo><mn>0.331</mn></mtd><mtd><mn>0.500</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.500</mn></mtd><mtd><mo>-</mo><mn>0.419</mn></mtd><mtd><mo>-</mo><mn>0.08</mn></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mi>R</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>G</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>B</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>將所述RGB向量進行YUV變換，通過YUV變換把亮度分量和色度分量分開，將Bayer圖像中所有Bayer單元均按照上述方法進行變換之后，形成Bayer圖像的亮度分量Y、色度分量U和色度分量V；(2)對步驟(1)中得到的亮度分量Y、色度分量U和色度分量V分別進行小波變換，得到Y(jié)分量小波系數(shù)、U分量小波系數(shù)、V分量小波系數(shù)、位平面值LY、位平面值LU和位平面值LV，之后進入步驟(3)；所述位平面值LY是指Y分量小波系數(shù)的位平面?zhèn)€數(shù)，即Y分量小波系數(shù)中的最大值表示成為二進制數(shù)的位數(shù)；所述位平面值LU是指U分量小波系數(shù)的位平面?zhèn)€數(shù)，即U分量小波系數(shù)中的最大值表示成為二進制數(shù)的位數(shù)；所述位平面值LV是指V分量小波系數(shù)的位平面?zhèn)€數(shù)，即V分量小波系數(shù)中的最大值表示成為二進制數(shù)的位數(shù)；(3)根據(jù)步驟(2)中得到的位平面值LU和位平面值LV，通過公式<mrow><msub><mi>a</mi><mi>U</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><msub><mi>L</mi><mi>U</mi></msub><mo>≤</mo><mn>2</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.25</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>2</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>U</mi></msub><mo>≤</mo><mn>6</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.5</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>6</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>U</mi></msub><mo>≤</mo><mn>10</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>10</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>U</mi></msub><mo>≤</mo><mn>16</mn><mo>;</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>和公式<mrow><msub><mi>a</mi><mi>V</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><msub><mi>L</mi><mi>V</mi></msub><mo>≤</mo><mn>2</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.25</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>2</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>V</mi></msub><mo>≤</mo><mn>6</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0.5</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>6</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>V</mi></msub><mo>≤</mo><mn>10</mn><mo>;</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>,</mo></mtd><mtd><mn>10</mn><mo><</mo><msub><mi>L</mi><mi>V</mi></msub><mo>≤</mo><mn>16</mn><mo>;</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>計算U分量編碼權(quán)值aU和V分量編碼權(quán)值av，之后進入步驟(4)；(4)根據(jù)公式和分別計算出總編碼量C、Y分量的編碼量YC、U分量的編碼量UC和V分量的編碼量VC，之后進入步驟(5)；其中，N為圖像壓縮比，H為將Bayer圖像分成若干長寬相等的圖像塊的塊邊長，且有塊邊長H＝2i像素，i為大于等于5的自然數(shù)；(5)根據(jù)步驟(4)中得到的總編碼量C、Y分量的編碼量YC、U分量的編碼量UC和V分量的編碼量VC，通過SPIHT編碼方法對Bayer圖像進行壓縮。FSA00000345270900021.tif,FSA00000345270900022.tif,FSA00000345270900023.tif,FSA00000345270900024.tif2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于空間變換的Bayer圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟(2)中小波變換采用9/7小波作為小波基。全文摘要一種基于YUV變換的Bayer圖像壓縮方法，屬于航天光學(xué)遙感器
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種應(yīng)用于航天光學(xué)遙感CMOS相機的Bayer圖像壓縮的方法。首先對Bayer格式圖像進行空間變換，由三色空間轉(zhuǎn)換為亮度色度空間，去除了三色分量間的相關(guān)性，為亮度和色度采用不同的壓縮比做好準備，隨后根據(jù)圖像的復(fù)雜度進行自適應(yīng)確定壓縮比并進行變換和編碼。本發(fā)明采用空間變換去除三色分量的相關(guān)性從而對壓縮后圖像質(zhì)量有很大的提高，并且針對不同復(fù)雜度的圖像采用不同的壓縮比，更增加了相機的適應(yīng)能力。文檔編號H04N11/04GK101977330SQ20101054350公開日2011年2月16日申請日期2010年11月12日優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日發(fā)明者吳雁林,太萍,孟林智,張宏偉,朱軍,李晨曦,溫博,胡永富,郭強,陳彥,饒煒,黃昊,黃江川,黃長寧申請人:北京空間機電研究所