一種基於多邊形裁剪dct的jpeg圖像壓縮方法

2023-05-12 06:56:21 2

專利名稱：一種基於多邊形裁剪dct的jpeg圖像壓縮方法
技術領域：
本發明涉及JPEG圖像壓縮方法，尤其涉及一種基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法。
背景技術：
隨著無線通信技術、嵌入式計算技術、傳感技術快速發展與日益成熟，無線視頻傳感器網絡(Wireless Video Sensor Network, WVSN)得到飛速發展，該網絡能採集、處理網絡覆蓋區域內環境或監測對象視頻數據，並發送給遠程監測中心，已廣泛應用於軍事、エ農業控制、視頻監控、環境監測等領域。
由於無線視頻節點計算能力、存儲空間、能量等方面受限且圖像數據具有較大空間冗餘性，為節約資源與傳輸帶寬，節點在傳輸數據前須對圖像進行編碼。傳統壓縮方法如JPEG2000、SPIHT方法等對計算能力、存儲空間具有較大要求不適用於WVSN，而JPEG具有算法簡單、計算、存儲空間要求較小等更適用於資源受限的WVSNJS 2維DCT變換涉及大量浮點乘法、加法運算，對於無線視頻節點而言其計算量仍較大，因此如何進ー步減少JPEG壓縮計算複雜度是ー個重要的研究問題。目前針對減少DCT計算量的方法主要包括快速DCT算法、DCT係數矩陣裁剪優化。快速DCT算法主要有LLM(Loeffler Ligtenberg Moschytz)、AAN等，通過優化DCT運算減少乘法運算個數，但未考慮DCT係數矩陣各頻率分量對圖像壓縮質量的作用，仍計算全部DCT係數。而DCT係數裁剪方法主要包括矩形裁剪(Square JPEG, S-JPEG)、三角形裁剪(Triangular JPEG，T_JPEG)等。該類方法根據DCT係數矩陣頻率分量分布特點，只計算選取區域DCT係數而將其它係數直接置零，進而減少DCT計算量，但裁剪模式較少且未能與快速DCT算法有效結合。

發明內容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發明提供了ー種計算量較小、裁剪模式較多的，與快速DCT算法有效結合的基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法。所述技術方案如下本發明所涉及的一種基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，包括讀取未壓縮圖像並轉換為亮度、色差圖像，將圖像分割成行列圖像塊；採用AAN快速DCT算法與多邊形裁剪DCT相結合方法，根據裁剪係數對所述行列圖像塊進行DCT計算並得到變換係數；根據AAN量化表將DCT係數進行量化；根據JPEG標準編碼表對量化後數據進行編碼得到壓縮數據。本發明提供的技術方案的有益效果是通過多邊形裁剪DCT方法減少了 2維DCT係數計算個數，降低了 DCT計算複雜度，同時將該方法與AAN快速DCT算法有效結合。通過選取合適裁剪係數則可在保證圖像壓縮質量條件下進ー步減少2維DCT計算量，同時也可減少JPEG量化、「Z」字形排列計算複雜度，節省無線視頻節點能耗，提高WVSN生命周期。


圖I是本發明所述基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法流程圖；圖2是本發明所涉及多邊形裁剪DCT (裁剪係數P = 10)示意圖；圖3是本發明所涉及ー維AAN與多邊形裁剪DCT(裁剪係數P = 4)相結合方法流程圖；圖4是本發明所述基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法原理框圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進ー步地詳細描述參見圖I，該方法包括以下步驟步驟101讀取未壓縮源圖像並轉換為亮度、色差圖像，再將圖像分割成行列圖像塊；上述述亮度、色差圖像分別為Y、Cr, Cb圖像，所述C；、Cb圖像與RGB顏色空間圖像轉換關係式為Y = O. 299R+0. 587G+0. 114B ；Cr = (0. 500R-0. 4187G-0. 0813B)+128 ；Cb = (-0. 1687R-0. 3313G+0. 500B)+128 ；步驟102採用AAN (Arai Agui Nakajima)快速DCT算法與多邊形裁剪DCT相結合方法，按裁剪係數對所述行列圖像塊進行DCT計算並得到變換系統；步驟103根據AAN量化表將DCT係數進行量化；步驟104根據JPEG標準編碼表對量化後數據進行編碼並得到壓縮數據。上述行列分別為八行八列。參見圖2，該圖為多邊形裁剪DCT方法(P = 10)示意圖，該方法共有15種裁剪模式，DCT計算係數個數隨裁剪係數增大而增加，當P = 15時則選取全部64個DCT係數，此時與無裁剪DCT計算個數相同，多邊形裁剪DCT係數個數計算式為
權利要求
1.一種基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，其特徵在於，該方法包括 讀取未壓縮圖像並轉換為亮度、色差圖像，將圖像分割成行列圖像塊； 採用AAN快速DCT算法與多邊形裁剪DCT相結合方法，根據裁剪係數對所述行列圖像塊進行DCT計算並得到變換係數； 根據AAN量化表將DCT係數進行量化； 根據JPEG標準編碼表對量化後數據進行編碼得到壓縮數據。
2.根據權利要求I所述的基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，其特徵在於，所述行列分別為八行八列。
3.根據權利要求I所述的基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，其特徵在於，所述亮度、色差圖像分別為Y、(；、Cb圖像，所述(；、Cb圖像與RGB顔色空間圖像轉換關係式為Y = O. 299R+0. 587G+0. 114B ；Cr = (0. 500R-0. 4187G-0. 0813B)+128 ；Cb = (-0. 1687R-0. 3313G+0. 500B)+128。
4.根據權利要求I所述的基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，其特徵在於，通過所述DCT算法採用AAN快速算法與多邊形裁剪DCT相結合計算裁剪選取區域DCT係數。
5.根據權利要求I所述的基於多邊形裁剪DCT的JPEG圖像壓縮方法，其特徵在於，所述AAN量化表為標準量化表與ニ維AAN縮放因子矩陣相結合量化表。
全文摘要
本發明公開了一種基於多邊形裁剪DCT(離散餘弦變換)的JPEG圖像壓縮方法，包括讀取原始未壓縮圖像並轉換為亮度、色差圖像，再將圖像分割成8行8列圖像塊；採用AAN(Arai Agui Nakajima )快速DCT算法與多邊形裁剪DCT相結合方法，並按裁剪係數計算並得到8行8列圖像塊DCT係數；根據AAN量化表、JPEG標準編碼表對DCT係數分別進行量化、編碼得到JPEG壓縮圖像數據。本方法根據裁剪係數靈活調整DCT係數計算個數，而不需對8行8列圖像塊進行完整的DCT變換，同時與AAN快速DCT算法有效結合，使圖像壓縮質量在滿足應用場合要求條件下DCT、量化階段計算量得到較大減少。
文檔編號H04N7/26GK102647597SQ201210131458
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者劉桂雄, 吳國光, 譚勇 申請人:華南理工大學