專利名稱：高碼率下jpeg_ls碼率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)ー步涉及一種的高碼率下JPEG_Lb (JomtPhotographic Experts Group LoSsiess and near_lossless compressionofconituous_tone still image)碼率控制方法,本發(fā)明利用JPEG_LS算法中高碼率下殘差的率失真特性，找到圖像局部不同區(qū)域目標(biāo)碼率之間的關(guān)系和最優(yōu)量化步長之間的關(guān)系，然后利用拉格朗日乘數(shù)法由局部ー個區(qū)域目標(biāo)碼率找到此區(qū)域最優(yōu)量化步長，基于量化步長的關(guān)系將它作為全局量化步長進(jìn)行量化。本發(fā)明可于各種數(shù)字設(shè)備的圖像壓縮編碼。
背景技術(shù)：
JPEG_LS算法是靜止圖像的無損和近無損壓縮標(biāo)準(zhǔn)，由于其在高碼率下具有較好的性能，廣泛應(yīng)用于遙感圖像壓縮中。但是JPEG_LS算法存在ー個重大的缺陷，碼率不可 控。遙感應(yīng)用中，碼率可控是ー個非常重要的指標(biāo)，因為無論是數(shù)據(jù)臨時存放在衛(wèi)星或飛行器上，還是需要實時下傳數(shù)據(jù)，存儲空間和下傳鏈路帶寬的設(shè)計都是固定的。如果碼率變化非常大，為了防止溢出必須設(shè)計大的存儲空間和數(shù)據(jù)鏈路帶寬，這樣的設(shè)計會導(dǎo)致大量的浪費。如果JPEG-LS算法具有碼率可控的性能，它將是非常適合于遙感圖像的壓縮方法。西安空間無線電技術(shù)研究所在其專利申請“ー種JPEG-LS圖像壓縮的碼率控制方法”(專利申請?zhí)?01010617932. 2，公開號CN102088602A)中公開了ー種動態(tài)的JPEG-LS碼率控制方法。西安電子科技大學(xué)在其碩士學(xué)位論文“ JPEG-LS碼率控制算法研究”中提出了和以上方法相似的ー種對JPEG-LS進(jìn)行碼率控制的方法。這兩種方法存在ー個相同點是，圖像分區(qū)后，通過已經(jīng)編碼區(qū)域的實際碼率和目標(biāo)碼率的累計偏差量，利用經(jīng)驗值來動態(tài)的調(diào)整之后需要編碼區(qū)域的量化步長，從而使所有區(qū)域的碼率之和達(dá)到總目標(biāo)碼率。但是這兩種方法仍然存在的不足是，壓縮性能依賴于經(jīng)驗值，經(jīng)驗值取的較優(yōu)，可以得到較好的壓縮性能，經(jīng)驗值取的較差，壓縮性能也較差。并且這兩種方法還存在另外ー個缺點，各個區(qū)域的恢復(fù)圖像的質(zhì)量差異較大，有些區(qū)域的恢復(fù)圖像質(zhì)量較好，有些區(qū)域的恢復(fù)圖像質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，將拉格朗日乘數(shù)法碼率控制方法和JPEG_LS算法結(jié)合在一起，并且使結(jié)合后的方法具有較好的壓縮性能。實現(xiàn)本發(fā)明目的的思路是，利用JPEG_LS算法中高碼率下殘差的率失真特性，分別找到圖像局部不同區(qū)域目標(biāo)碼率之間的關(guān)系和最優(yōu)量化步長之間的關(guān)系，然后利用拉格朗日乘數(shù)法由局部ー個區(qū)域目標(biāo)碼率找到此區(qū)域最優(yōu)量化步長，基于量化步長之間的關(guān)系將它作為全局最優(yōu)量化步長進(jìn)行量化。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法包括如下步驟(I)分為多個條帶將輸入的原始圖像分為N個條帶，每個條帶的寬度與原始圖像的寬度相同，高度可以取相同值也可以取不同值，N為大于等于I的正整數(shù)。；(2)對所有的條帶，采用JPEG_LS無損壓縮方式，得到無損壓縮后的碼流和無損壓縮的碼率；(3)判斷是否達(dá)到總目標(biāo)碼率判斷無損壓縮后的碼率是否達(dá)到用戶設(shè)定的總目標(biāo)碼率，當(dāng)無損壓縮的碼率小于等于總目標(biāo)碼率時，將無損壓縮后的碼流作為最終的壓縮碼流，則選擇無損壓縮方式做為最終的壓縮方式，轉(zhuǎn)到步驟(5);否則，轉(zhuǎn)到步驟(4)；(4)碼率控制的JPEG_LS有損壓縮方式4a)提取步驟(2)中的預(yù)測殘差系數(shù)； 4b)計算每個條帶的預(yù)測殘差系數(shù)的方差；4c)通過峰度值計算公式，獲得第一個條帶的預(yù)測殘差系數(shù)的峰度值；4d)查詢峰度值與α的關(guān)系表，確定廣義高斯分布模型中參數(shù)α的值；4e)通過下式目標(biāo)碼率計算公式，獲得第一個條帶的目標(biāo)碼率；
權(quán)利要求
1.一種高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，包括如下步驟 (1)分為多個條帶 將輸入的原始圖像分為N個條帶，每個條帶的寬度與原始圖像的寬度相同，高度可以取相同值也可以取不同值，N為大于等于I的正整數(shù)。； (2)對所有的條帶，采用JPEG_LS無損壓縮方式，得到無損壓縮后的碼流和無損壓縮的碼率； (3)判斷是否達(dá)到總目標(biāo)碼率 判斷無損壓縮后的碼率是否達(dá)到用戶設(shè)定的總目標(biāo)碼率，當(dāng)無損壓縮的碼率小于等于總目標(biāo)碼率時，將無損壓縮后的碼流作為最終的壓縮碼流，則選擇無損壓縮方式做為最終的壓縮方式，轉(zhuǎn)到步驟(5);否則，轉(zhuǎn)到步驟(4)； (4)碼率控制的JPEG_LS有損壓縮方式 4a)提取步驟(2)中的預(yù)測殘差系數(shù)； 4b)計算每個條帶的預(yù)測殘差系數(shù)的方差； 4c)通過峰度值計算公式，獲得第一個條帶的預(yù)測殘差系數(shù)的峰度值； 4d)查詢峰度值與α的關(guān)系表，確定廣義高斯分布模型中參數(shù)α的值； 4e)通過下式目標(biāo)碼率計算公式，獲得第一個條帶的目標(biāo)碼率；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟(2)中所述JPEG_LS無損壓縮方式是使用標(biāo)準(zhǔn)JPEG_LS算法對圖像進(jìn)行壓縮，預(yù)測后殘差系數(shù)不進(jìn)行量化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟(4)中所述JPEG_LS有損壓縮方式是使用標(biāo)準(zhǔn)JPEG_LS算法對圖像進(jìn)行壓縮，預(yù)測后殘差系數(shù)進(jìn)行量化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟4c)中所述的峰度值計算公式如下，
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟4d)中所述峰度值與α的關(guān)系表，是ー張反映峰度值的取值范圍和廣義高斯分布模型中參數(shù)α的對應(yīng)關(guān)系的查找表。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟(5)中所述的壓縮碼流是指，當(dāng)采用無損壓縮方式時為無損壓縮碼流，當(dāng)采用有損壓縮方式時為有損壓縮碼流。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其特征在于，步驟(5)中所述的輔助信息是指，包括壓縮方式信息和最優(yōu)量化步長信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高碼率下JPEG_LS碼率控制方法，其實現(xiàn)步驟為(1)分為多個條帶；(2)對所有的條帶，采用JPEG_LS無損壓縮方式，得到無損壓縮后的碼流和無損壓縮的碼率；(3)判斷是否達(dá)到總目標(biāo)碼率；(4)碼率控制的JPEG_LS有損壓縮方式；(5)輸出壓縮碼流和輔助信息組合在一起的最終碼流。本發(fā)明利用JPEG_LS算法中高碼率下各個條帶中殘差的率失真特性，找到了各個條帶中最優(yōu)量化步長之間的關(guān)系和目標(biāo)碼率之間的關(guān)系，利用這兩組關(guān)系，大大簡化了碼率控制算法中尋找最優(yōu)量化步長的時間，非常適合于遙感圖像高碼率壓縮。
文檔編號H04N7/26GK102695055SQ20121015669
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉凱, 張靜, 李云松, 王柯儼, 郭杰, 雷杰 申請人:西安電子科技大學(xué)