专利名称：用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法
技术领域：
本发明涉及用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，特别是应用于符合联合图像专家组(JPEG) 2000图像压缩标准的、低内存消耗的，基于5/3提升结构的二维离散小波变换交织扫描方法。
背景技术：
目前国际最新的图像压缩标准JPEG2000 (参考文献[1])具备帧内编码、压缩效果好、支持感兴趣区域编码和渐进式传输等品质，因而在高端数字图像应用中得到了推广。在图像压缩过程中，首先采用提升结构二维离散小波变换(DWT)原始图像，之后采用位平面编码器(BPC)处理小波系数子带生成上下文和码值(CX/D)，再送入算术编码器(AC)进行压缩编码。现有的DWT已经能够满足图像编码器的实时处理要求。但随着各类高清数字图像的应用普及，所消耗的内部存储器急剧增高。如何降低DWT在计算过程中所消耗的内部存储器已经成了该领域研究热点之一。提升结构离散小波变换由Mallat提出，极大减小了离散小波变换的计算复杂度。 JPEG2000采用的提升结构二维离散小波变换有两种，一种是9/7提升结构离散小波变换， 另一种是5/3提升结构离散小波变换。无损图像压缩采用基于5/3提升结构离散小波变换，即按照光栅扫描方法，自左向右自上而下的读入图像数据进行水平方向的一维离散小波变换，即用公式1计算高频系数，用公式2计算低频系数，公式中Ζ( ，η)表示一副
1亍、列图像中第 行第列像素，表示水平方向一维离散小波变换后生成的第 行第η列个高频系数，Um,η)表示第 行第列个高频系数；用公式3和公式4对高频微R、mji)进行垂直方向一维离散小波变换，产生甚高频系数和高低频系数 HL{m,η);用公式5和公式6对低频系数进行垂直方向一维离散小波变换，生成低高频系数、甚低频系数。
权利要求
1.一种用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，其特征在于按照行列交织的顺序读入N行N列图像数据，同时进行水平方向和垂直方向的5/3提升结构一维离散小波变换，其处理完成N行N列大小的图像仅需N个存储单元，其中N是自然数。
2.如权利要求1所述的用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，其特征在于所述的按照行列交织的顺序读入N行N列的图像数据，是指从第0行第0列开始， 读取第0行第0列图像数据X(0，0)、第0行第1列图像数据X(0，1)、第0行第2列图像数据X(0，2)进行水平方向一维离散小波变换，采用公式1和公式2算得第0行第0列高频系数H(0，0)、第0行第0列低频系数L(0，0)；公式1和公式2中，m和η都是小于等于N的自然数
3.如权利要求1所述的用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，其特征在于所述同时进行水平方向和垂直方向的5/3提升结构离散小波变换，是水平方向一维离散小波变换所产生的高频系数H(m，η)和低频系数L(m，η)是按照垂直方向逐列输出的；只需用三个寄存器缓存高频系数H(m，η)，便可用公式3和公式4进行垂直方向一维离散小波变换，生成甚高频子带小波系数HH(m，η)和高低频子带小波系数HL(m，η)；与此同时，用三个寄存器缓存高频系数L(m，η)，便可用公式5和公式6进行垂直方向一维离散小波变换，生成低高频子带小波系数LH(m，n)和甚低频子带小波系数LL (m，η)；即同时计算出四个频率子带的变换结果，从而完成5/3提升结构二维离散小波变换。
4.如权利要求1所述的用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，其特征在于所述的处理完成N行N列大小的图像仅需N个存储单元，是指从第0行第0列开始，读取第0行第0列图像数据Χ(0，0)、第0行第1列图像数据X (0，1)、第0行第2列图像数据Χ(0，2)进行水平方向一维离散小波变换，算得H(0，0)、L(0，0)并将H(0，0)存入内部存储器；换行读取第1行第0列图像数据X(1，0)、第1行第1列图像数据X (1，1)、第1行第 2列图像数据X(l，2)进行水平方向一维离散小波变换，算得!1(1，0)丄(1，0)并将H(1，0)存入内部存储器；按此方法逐行读入数据并进行转换直至第N行，并将N个高频系数H(m，0) 存入内部存储器；返回第0行，换列读取第0行第2列数据X (0，2)、第0行第3列数据X (0，3)、第0行第 4列数据X(0，4)进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(0，1)后，从内部存储器中读取 H(0,0)用来计算L(0，1)，之后将Η(0，1)存入内部存储器并覆盖掉Η(0，0)；然后跳转到第 1行读取第1行第2列数据X (1，2)、第1行第3列数据X (1，3)、第1行第4列数据X (1，4) 进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(l，l)后，从内部存储器中读取Η(1，0)用来计算 L(l，l)，之后将H(l，l)存入内部存储器并覆盖掉Η(1，0)；按此方法逐行读取数据并进行转换直至第N行，并将原内部存储器中的N个H(m，0)逐个更新为N个H(m，l)；返回第0行，循环进行以上操作，按照这种行列交织的方式读取全部图像数据进行完水平方向一维离散小波变换；水平方向一维离散小波变换所产生的高频系数H(m，η)和低频系数L(m，η)是按照垂直方向逐列输出的，只需用三个寄存器缓存高频系数，便可用公式 3和公式4进行垂直方向一维离散小波变换，生成甚高频子带小波系数HH(m，η)和高低频子带小波系数HL(m，η)；与此同时，用三个寄存器缓存低频系数，便可用公式5和公式6进行垂直方向一维离散小波变换，生成低高频子带小波系数LH(m，η)和甚低频子带小波系数 LL(m, η)；即同时计算出四个频率子带的二维离散小波变换结果；在整个变换过程中，仅需 N个存储单元。
全文摘要
该发明涉及用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，特别是应用于符合联合图像专家组(JPEG)2000图像压缩标准的、具有高效率低存储特点的、基于5/3提升结构的二维离散小波变换交织扫描方法。该发明突破了传统的光栅扫描方法所采用的先行后列的数据读入方式，按照行列交织扫描方法读入图像数据，使得5/3提升结构离散小波变换过程中处理，水平方向一维离散小波变换输出的低频系数无需存储，仅需缓存N个高频系数，便可同时进行垂直方向一维离散小波变换，同时输出四个频率子带的小波系数。相对于传统最优的设计方案，该发明将内部存储器的消耗降低了50%。
文档编号H04N7/26GK102281437SQ20111014824
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者刘文松, 徐龙涛, 朱恩, 王健 申请人:东南大学