专利名称：变换系数的处理方法、小波变换编码方法及模块与编码器的制作方法
技术领域：
本申请涉及编码技术领域，尤其涉及变换系数的处理方法、小波变换编码方法及模块与编码器。
背景技术：
小波变换用于多分辨率图像描述由来已久。小波的图像分解思想属于子带分解的一个特例，小波分解是完备的、正交的且多分辨率的分解。在空间域里，小波分解将信号分解为不同层次，分解运算的同时，形成了频率域中的多层次分解。在频率域中的每个层次上，高频分量与低频分量的分布与原数据中频率分布的方向有关。利用小波变换对图像进行压缩的原理与子带编码一样，是将原图像信号分解成不同的频率区域，持续的压缩编码方法根据人的视觉、图像的统计、细节和结构等特性，对不同的频率区域采用不同的压缩编码手段，从而使数据量减少。小波变换编码中，需要对变换系数进行量化，最后对最终变换系数进行编码处理。而对变换系数进行量化，其量化步长一般为预先设定的值，其缺点是，当预先设定的量化步长d偏小而不符合所得变换系数的实际情况时，其所处理的变换系数中，大量的小变换系数变得重要，从而需要耗费大量的比特来进行编码，因此，在高码流的情况下，小波变换编码的优势就逐渐丧失了。
发明内容
本申请提供一种变换系数的处理方法、小波变换编码方法及模块与编码器，以实现变换系数的自适应量化，既保证压缩图像的保真度，又保证小波变换编码的压缩效率。根据本申请的第一方面，本申请提供一种变换系数的处理方法，包括:获得经小波变换所得初级变换系数；将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数；对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。根据本申请的第二方面，本申请提供一种小波变换编码方法，包括:对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数；将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数；对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数；对所述最终变换系数进行编码，得到所述待处理图像对应的压缩码。。
根据本申请的第三方面，本申请提供一种变换系数的处理模块，包括:获取单元，用于获得经小波变换所得初级变换系数；预处理单元，用于将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数；量化单元，用于对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。根据本申请的第四方面，本申请提供一种编码器，包括:小波变换模块，用于对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数；如上述的处理模块；编码模块，用于对所述最终变换系数进行编码，得到所述待处理图像对应的压缩码。本申请的有益效果是:通过提供一种变换系数的处理方法、小波变换编码方法及模块及编码器，对小波变换的变换域进行小块划分，以对小块中的初级变换系数进行量化，使上述量化过程只在小块区域内有效进行，从而保证了图像压缩时的保真度，且所采用的量化步长依据所处理图像对应变换系数的实际情况来确定，这种自适应量化方法使得小波变换编码在保证压缩的图像不会在视觉上产生明显误差，以及保证小波变换编码的高压缩效率之间得到平衡，增强了小波变换编码的实际应用性能。
图1为本申请实施例的小波变换编码方法的流程图；图2为本申请实施例步骤102的变换系数的处理方法的流程图；图3为本申请实施例中初级变换系数在变换域上的排布位置示意图；图4为本申请实施例步骤202的小块划分示意图；图5为本申请实施例中定义量化步长的流程图；图6为本申请实施例的编码器的结构图；图7为本申请实施例的变换系数的处理模块602的结构图；图8为本申请实施例的量化单元704的结构图；图9为本申请实施例的量化子单元802的结构图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。请参考图1，本申请实施例的小波变换编码方法主要包括:步骤101，对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数，具体地，可采用不同的小波基对待处理图像进行小波变换处理，从而得到初级变换系数，小波基可根据实际情况选择采用，如哈尔基函数等；初级变换系数一般是指小波变换直接所得且待量化处理的变换系数；初级变换系数在变换域上的排布可如图3所示，其中HH、LH、HL、LLHH、LLHL、LLLH等示出了初级变换系数在变换域的位置，HH指示高频信息，LH、HL、LLHH、LLHL及LLLH指示介于高频和低频之间的信息；步骤102，对初级变换系数进行变换系数的处理，得到最终变换系数；步骤103，对上述最终变换系数进行编码，得到待处理图像对应的压缩码，具体地，可米用嵌入零树或多级树集合分裂(Set Partitioning In Hierarchical Trees, SPIHT)等算法进行编码，当然可采用的编码方法不仅限于此。相应地，请参考图2，本申请实施例中，上述步骤102的变换系数的处理方法主要包括:步骤201，获得经小波变换所得初级变换系数；步骤202，对初级变换系数进行去噪处理，并且将该去噪处理所得初级变换系数进行后续步骤203的处理，具体地，去噪处理可采用中值滤波、低通滤波、邻域平均法处理等，其中高斯滤波处理可去掉噪声中的伪极值点，主要是利用高斯核对图像进行卷积运算，当然，在其他实施例中，可不进行去噪处理，具体根据实际情况来选择；步骤203，将小波变换的变换域划分成若干小块、每个小块包含多个初级变换系数，具体地，如图4所示，变换域可被划分成3像素X 3像素的小块，则每小块对应9个初级变换系数，当然，其他规格的小块也可以根据实际情况适用，如5像素X5像素的小块、7像素X7像素的小块等，但实际小块的规格不宜太大；划分方法可采用固定规格划分或自适应性规格划分，固定规格划分是指对不同图像均采用同一规格的小块进行划分，自适应性规格划分是指对不同规格的图像采用不同规格的小块进行划分，规格较大的图像采用规格较大的小块进行划分，规格较小的图像则采用规格较小的小块进行划分；步骤204，对每一小块进行如下处理:以小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用该量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数，具体地，每个小块所包含的多个初级变换系数中存在一个最大值与最小值，通过求出该最大值与最小值之差的绝对值，并且以该绝对值定义用于量化该小块中各初级变换系数的量化步长，则可实现量化步长与所处理图像对应变换系数的实际情况的对应。该步骤可进一步可包括如图5所示的流程来定义量化步长:步骤501，计算每一小块所包含初级变换系数中最大值与最小值之差的绝对值Dmax ；步骤502，定义量化步长d为S = 1gfmx,当d< I时，d取值I，量化步长至少为1，
保证了小波变换编码的高压缩效率；上述步骤204可进一步包括如下流程来进行量化处理:对小块中每一初级变换系数进行如下量化处理:s，=[s/d]Xd其中，s为初级变换系数，S，为最终变换系数，[s/d]为对s/d的取整运算，这样，通过取整运算，某些对于人类视觉不重要的初级变换系数便变成零系数，从而保证了小波变换编码的高压缩效率。相应地，本申请实施例的编码器主要如图6所示，包括依次相连的小波变换模块601、处理模块602及编码模块603，其中:小波变换模块601，用于对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数，具体地，可采用不同的小波基对待处理图像进行小波变换处理，从而得到初级变换系数，小波基可根据实际情况选择采用，如哈尔基函数等；初级变换系数一般是指小波变换直接所得的变换系数；初级变换系数在变换域上的排布可如图3所示；处理模块602，获得初级变换系数，并对其进行处理，得到最终变换系数；编码模块603，对最终变换系数进行编码，得到待处理图像对应的压缩码，具体地，采用嵌入零树或SPIHT等算法进行编码，当然可采用的编码方法不仅限于此。相应地，请参考图7，上述处理模块602即为本申请实施例的变换系数的处理模块，其主要包括依次相连的获取单元701、去噪单元702、预处理单元703及量化单元704，其中:获取单元701，用于获得经小波变换所得初级变换系数；去噪单元702，用于对初级变换系数进行去噪处理并输出至预处理单元703进行后续处理，具体地，去噪单元702可为中值滤波单元、低通滤波单元、邻域平均法处理单元等，其中，当去噪单元702为对初级变换系数进行高斯滤波处理的滤波单元时，可去掉噪声中的伪极值点，主要是利用高斯核对图像进行卷积运算。当然，去噪单元702可依据实际情况选择配置；预处理单元703，用于将小波变换的变换域划分成若干小块，每个小块包含多个次级变换系数，具体地，如图4所示，变换域可被划分成3像素X 3像素的小块，则每小块对应9个次级变换系数，当然，其他规格的小块划分方法也可以根据实际情况适用，如5像素X 5像素的小块、7像素X7像素的小块等，但实际小块的规格不宜太大；划分方法可采用固定规格划分或自适应性规格划分，固定规格划分是指对不同图像均采用同一规格的小块进行划分，自适应性规格划分是指对不同规格的图像采用不同规格的小块进行划分，规格较大的图像采用规格较大的小块进行划分，规格较小的图像则采用规格较小的小块进行划分；量化单元704，用于对每一小块进行如下处理:以小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用该量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数，具体地，每个小块所包含的多个初级变换系数中存在一个最大值与最小值，通过求出该最大值与最小值之差的绝对值，并且以该绝对值定义用于量化该小块中各初级变换系数的量化步长，则可实现量化步长与所处理图像对应变换系数的实际情况的对应；在应用时,上述量化单元704可包括如图8所示的结构:定义子单元801，用于计算每一小块所包含初级变换系数中最大值与最小值之差的绝对值Dmax，并定义量化步长d为d = 1gfmax，并且当d < I时，d取值1，量化步长至少为1，保证了小波变换编码的高压缩效率；量化子单元802，与定义子单元801相连，用于采用量化步长d量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。在应用时,上述量化子单元802可包括如图9所示的结构:取整子单元901，用于对小块中每一初级变换系数进行如下初始处理，得到取整计算值a:a= [s/d]，其中，s为所述系数值，a为所述取整计算值，[s/d]为对s/d的取整运算；乘法子单元902，与取整子单元901相连，用于对取整计算值进行如下次级处理，得到所述最终变换系数s’:s’=aXd。
这样，通过上述取整子单元901的取整运算，某些对于人类视觉不重要的初级变换系数便变成零系数，从而保证了小波变换编码的高压缩效率。作为本申请变换系数的处理模块的另一种实施例，变换系数的处理模块可以表现为一计算机，而获取单元701、去噪单元702、预处理单元703及量化单元704的功能则通过中央处理器完成，对应处理程式则存储于光碟或磁盘等外部存储中，相应地其他部件此处省略。同样，编码器也可以表现为类似的计算机。本申请对小波变换的变换域进行小块划分，以对小块中的初级变换系数进行量化，使上述量化过程只在小块区域内有效进行，从而保证了图像压缩时的保真度，且所采用的量化步长依据所处理图像对应变换系数的实际情况来确定，这种自适应量化方法使得小波变换编码在保证压缩的图像不会在视觉上产生明显误差，以及保证小波变换编码的高压缩效率之间得到平衡，增强了小波变换编码的实际应用性能。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
权利要求
1.一种变换系数的处理方法，其特征在于，包括: 获得经小波变换所得初级变换系数； 将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数； 对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，获得经小波变换所得初级变换系数之后、将所述小波变换的变换域划分成若干小块之前还包括:对所述初级变换系数进行去噪处理。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长具体包括: 计算所述初级变换系数中最大值与最小值之差的绝对值； 定义所述量化步长d为J = 1gfnas，其中Dmax为所述绝对值，当d < I时，d取值I。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数具体为: 对所述小块中每一所述初级变换系数进行如下量化处理:S，=[s/d] Xd 其中，S为所述初级 变换系数，S，为所述最终变换系数，[s/d]为对s/d的取整运算。
5.一种小波变换编码方法,其特征在于,包括: 对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数； 将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数； 对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数； 对所述最终变换系数进行编码，得到所述待处理图像对应的压缩码。
6.一种变换系数的处理模块,其特征在于,包括: 获取单元，用于获得经小波变换所得初级变换系数； 预处理单元，用于将所述小波变换的变换域划分成若干小块，每个所述小块包含多个初级变换系数； 量化单元，用于对每一所述小块进行如下处理:以所述小块中初级变换系数的最大值与最小值之差的绝对值定义量化步长，并采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。
7.按权利要求6所述的处理模块，其特征在于，所述处理模块还包括: 去噪单元，用于对所述初级变换系数进行去噪处理并输出至所述预处理单元进行后续处理。
8.按权利要求6所述的处理模块，其特征在于，所述量化单元包括: 定义子单元，用于计算所述初级变换系数中最大值与最小值之差的绝对值，并定义所述量化步长d为d = 1gffflx，其中Dmax为所述绝对值，当d < I时，d取值I ; 量化子单元，用于采用所述量化步长量化该小块中的每一初级变换系数，得到最终变换系数。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述量化子单元包括: 取整子单元，用于对所述小块中每一所述初级变换系数进行如下初始处理，得到取整计算值:a= [s/d]，其中，s为所述系数值，a为所述取整计算值，[s/d]为对s/d的取整运算； 乘法子单元，用于对所述取整计算值进行如下次级处理，得到所述最终变换系数s’:s'=aX d0
10.一种编码器，其特征在于，包括: 小波变换模块，用于对待处理图像进行小波变换，得到初级变换系数； 如权利要求6-9中任一项所述的处理模块； 编码模块，用于对所述最终变换系数进行编 码，得到所述待处理图像对应的压缩码。
全文摘要
本申请公开了一种变换系数的处理方法、小波变换编码方法及模块及编码器，对小波变换的变换域进行小块划分，以对小块中的初级变换系数进行量化，使上述量化过程只在小块区域内有效进行，从而保证了图像压缩时的保真度，且所采用的量化步长依据所处理图像对应变换系数的实际情况来确定，这种自适应量化方法使得小波变换编码在保证压缩的图像不会在视觉上产生明显误差，以及保证小波变换编码的高压缩效率之间得到平衡，增强了小波变换编码的实际应用性能。
文档编号H04N7/26GK103096081SQ201310013790
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者赵勇 申请人:深圳市中瀛鑫科技股份有限公司