專利名稱：一種基于深空背景的自適應(yīng)圖像壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法。
背景技術(shù)：
輕小型低功耗面陣CMOS相機(jī)已廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星本體機(jī)構(gòu)、深空探測(cè)、空間站及飛船上的視頻遙測(cè)，有了它就可以對(duì)衛(wèi)星變軌、改變姿態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作、太陽(yáng)翼展開(kāi)、天線展開(kāi)等活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視和評(píng)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)。輕小型低功耗面陣CMOS相機(jī)根據(jù)用途不同，成像的目標(biāo)物體及背景也不同。由于要對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此需要實(shí)時(shí)傳輸圖像。但拍攝的圖像數(shù)據(jù)量大，傳輸速度慢，因此需要對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行壓縮后傳輸。目前國(guó)內(nèi)對(duì)航天CMOS相機(jī)的壓縮主要是基于固定壓縮比的圖像壓縮，如基于小波變換的SPIHT壓縮。這種壓縮方法對(duì)于一幅信息量均勻的圖像來(lái)說(shuō)壓縮效果很好。但是對(duì)于一幅深空背景的圖像，其中有很大一部分像素值基本為0，另外一部分像素表示了目標(biāo)，如果繼續(xù)采用這種固定壓縮比的算法來(lái)壓縮圖像，則得到的壓縮圖像中深空背景區(qū)域部分所占的圖像比例不變，這樣將會(huì)極大的浪費(fèi)編碼資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于一幀圖像中不同內(nèi)容采用同一壓縮比進(jìn)行壓縮所造成的編碼資源分配不合理問(wèn)題，提供了一種基于深空背景的自適應(yīng)圖像壓縮方法，對(duì)具有深空背景的圖像中深空背景部分和目標(biāo)物體部分采用不同壓縮比進(jìn)行壓縮，達(dá)到了自適應(yīng)壓縮，合理分配編碼資源的目的，提高了編碼效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于深空背景的自適應(yīng)圖像壓縮方法，步驟如下(1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N;(2)將采集到的一幀圖像分成若干長(zhǎng)寬相等的M個(gè)圖像塊，每個(gè)圖像塊的邊長(zhǎng)為H
=21像素，i為大于等于3的自然數(shù)；其中M =，A和B分別為采集到的一幀圖像
HxH
的橫向和縱向的像元數(shù)；(3)對(duì)每個(gè)圖像塊所包含像元的像素值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果圖像塊中所有像元的像素值都為0，則該圖像塊為深空背景，并產(chǎn)生標(biāo)志位0 ；如果圖像塊中有像素值大于0的像元， 則該圖像塊為目標(biāo)圖像，并產(chǎn)生標(biāo)志位1 ；統(tǒng)計(jì)完成后，記所有深空背景圖像塊的總數(shù)為L(zhǎng) ；(4)計(jì)算目標(biāo)圖像塊的編碼量Im = I+Iml，其中Zml, Ib = LXI為深空背
M-L
景圖像塊所需占用的編碼量，/ = ^^為邊長(zhǎng)為H的圖像塊的編碼量；
N(5)根據(jù)步驟⑷得到的目標(biāo)圖像塊的編碼量對(duì)整幀圖像進(jìn)行編碼壓縮，并在壓
3縮結(jié)果前面加上該幀圖像包含所有圖像塊的對(duì)應(yīng)標(biāo)志位后輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明方法將背景圖像和目標(biāo)圖像進(jìn)行區(qū)分壓縮，采用不同的編碼量，能夠在不影響速度的情況下有效的提高圖像壓縮性能。本發(fā)明方法可用于輕小型低功耗空間CMOS 相機(jī)上，由于采用了基于深空背景的自適應(yīng)編碼量分配控制，使得大部分編碼可以詳細(xì)的描述圖像中的有效信息，極大的提高了壓縮編碼的利用率，從而在相同總編碼量的情況下提高了圖像質(zhì)量；(2)本發(fā)明方法對(duì)每一幀圖像的壓縮比是固定的，方便傳輸，但對(duì)于一幀圖像中深空背景部分壓縮比大，而對(duì)于該幀圖像中的目標(biāo)物體壓縮比小，使得編碼資源合理分配，極大的提高了視頻遙測(cè)相機(jī)的圖像壓縮性能，為衛(wèi)星減輕了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫?，能夠以最少的?shù)據(jù)量表示豐富的圖像信息，為衛(wèi)星等空間機(jī)構(gòu)在軌運(yùn)行情況監(jiān)視提供重要保障，為科研工作者對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行情況的了解和改進(jìn)提供了清晰的直觀視覺(jué)信息。


圖1為本發(fā)明圖像壓縮方法的流程圖；圖2為本發(fā)明方法中對(duì)一幀圖像的分塊示意圖。
具體實(shí)施例方式很多遙感圖像都是基于深空背景的，如對(duì)太陽(yáng)翼展開(kāi)、天線展開(kāi)等的監(jiān)測(cè)，一幀圖像中有很大一部分是深空，深空部分圖像的像素值基本為0，即全是黑色，沒(méi)有什么信息，而且壓縮后該部分的值仍為0，對(duì)于該部分圖像希望所占的壓縮編碼資源越少越好。據(jù)此，本發(fā)明方法的流程如圖1所示，主要步驟如下1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N。一幀圖像大小為AXB，其中A、B分別為該幀圖像的橫向和縱向的像元數(shù)，為2的整數(shù)倍，此時(shí)圖像總的編
碼量為C =。
N2)對(duì)一幀圖像進(jìn)行分塊。如圖2所示，將圖像分成若干長(zhǎng)寬相等的圖像塊，塊邊長(zhǎng)
B
為H，H = 21像素，i為大于等于3的自然數(shù)，即圖像共分成M塊，其中M =-—-，因此每
HxH
個(gè)圖像塊的編碼量為/ = ^^。
N3)對(duì)每塊圖像的像素值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并區(qū)分背景圖像塊和目標(biāo)圖像塊。如該圖像塊中所有像素值都為0，表示該部分圖像為深空背景，此時(shí)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生標(biāo)志位0，若該圖像塊中有像素值大于0的像元，表示該部分圖像為目標(biāo)圖像，此時(shí)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生標(biāo)志位1。對(duì)所有圖像塊統(tǒng)計(jì)完成后，計(jì)算標(biāo)志位為0的圖像塊的個(gè)數(shù)，即有背景圖像標(biāo)志的圖像塊數(shù)，記為 L04)計(jì)算目標(biāo)物體圖像塊的編碼量。由于背景圖像塊的像素值都為0，壓縮編碼后仍為0，因此可以直接由標(biāo)志位表示該塊，而省去編碼量，將省到的背景圖像塊所占的編碼量平均分配到目標(biāo)圖像塊中，使得目標(biāo)圖像的壓縮比變小，編碼量變大。
4
背景圖像一共占的編碼量為Ib = LXI，分配到目標(biāo)圖像塊中，平均每個(gè)目標(biāo)圖像
塊多分配的編碼量為/wl ^―,因此每個(gè)目標(biāo)圖像塊的編碼量為Im = I+Iml。
M-L由此可知，圖像總的編碼量不變，但目標(biāo)圖像塊的編碼量變大。5)將目標(biāo)圖像塊及目標(biāo)圖像塊的編碼量送給壓縮環(huán)節(jié)，通過(guò)SPIHT編碼方法或者其他的編碼方法按塊對(duì)整幀圖像進(jìn)行壓縮。6)在壓縮圖像的前面加上該幀圖像所有圖像塊的標(biāo)志位后輸出。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種基于深空背景的自適應(yīng)圖像壓縮方法，其特征在于步驟如下(1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N；(2)將采集到的一幀圖像分成若干長(zhǎng)寬相等的M個(gè)圖像塊，每個(gè)圖像塊的邊長(zhǎng)為H= 21像素，i為大于等于3的自然數(shù)；其中M = 4^77 ,A和B分別為采集到的一幀圖像的橫向HxH和縱向的像元數(shù)；(3)對(duì)每個(gè)圖像塊所包含像元的像素值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如果圖像塊中所有像元的像素值都為0，則該圖像塊為深空背景，并產(chǎn)生標(biāo)志位0 ；如果圖像塊中有像素值大于0的像元，則該圖像塊為目標(biāo)圖像，并產(chǎn)生標(biāo)志位1 ；統(tǒng)計(jì)完成后，記所有深空背景圖像塊的總數(shù)為L(zhǎng) ；(4)計(jì)算目標(biāo)圖像塊的編碼量Im= I+Iml，其中/ml =T^T , Ib = LXI為深空背景圖M-L
全文摘要
一種基于深空背景的自適應(yīng)圖像壓縮方法。首先，設(shè)定一幀圖像的壓縮比；其次對(duì)采集到的CMOS器件輸出的一幀圖像進(jìn)行分塊，通過(guò)統(tǒng)計(jì)每個(gè)圖像塊中各像素值的大小來(lái)確定該圖像塊屬于背景圖像還是目標(biāo)圖像。接著，統(tǒng)計(jì)背景圖像塊的個(gè)數(shù)，將背景圖像應(yīng)占的編碼資源平均分配到目標(biāo)圖像中，使得目標(biāo)圖像壓縮后所占的編碼資源變大，即壓縮比變小，而對(duì)于背景圖像則只在壓縮后的圖像中輸出圖像標(biāo)志，使得背景圖像所占的編碼資源減到最小，而整幀圖像的壓縮比仍為原來(lái)設(shè)定的壓縮比，不影響傳輸。在解壓縮時(shí)根據(jù)事先約定好的壓縮比以及編碼資源分配方案，根據(jù)接收到的圖像標(biāo)志計(jì)算每塊的壓縮比即可完成圖像的解壓縮。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102438142SQ20111035009
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者呂秋鋒, 安然, 張孝宏, 牟研娜, 胡永富, 解靜, 陳彥 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所