專利名稱：一種基于jpeg2000圖像壓縮的7/5小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理及其VLSI設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圖像壓縮算法，特別涉及到一種基于JPEG2000圖像壓縮的7/5小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。該算法對于擴(kuò)展JPEG2000靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核以及優(yōu)化JPEG2000芯片設(shè)計(jì)十分有效。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，人們對圖像的壓縮方式、壓縮質(zhì)量、壓縮比和壓縮實(shí)時(shí)性的要求越來越高，其中，由于小波變換的多分辨特性和良好的去相關(guān)特性，被靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000選為核心算法。JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中用于小波編碼的小波內(nèi)核是圖象壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)。JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)低比特率下的高質(zhì)量圖象壓縮、感興趣區(qū)域壓縮和圖像的漸進(jìn)傳輸?shù)裙δ堋５?，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)第一部分只給出了9/7和5/3兩個(gè)小波內(nèi)核用于圖像的小波編碼，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)第二部分也只推薦了幾個(gè)小波內(nèi)核，這對于自然圖像中的任何一類圖像如一般圖像、醫(yī)學(xué)圖像、遙感圖像和衛(wèi)星圖像等進(jìn)行圖像壓縮時(shí)，JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的幾組小波內(nèi)核顯然是不足的。為此，我們提出了一種用于擴(kuò)展JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)小波內(nèi)核的優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。該算法針對任何一類特定的圖象，可以快速、高效地設(shè)計(jì)出低比特率條件下的高質(zhì)量的JPEG2000圖像壓縮所需要的小波內(nèi)核。關(guān)于擴(kuò)展JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)小波內(nèi)核的研究，特別是基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行小波內(nèi)核的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，在專利查詢和相關(guān)論文檢索后沒有這方面的研究工作的正式發(fā)表，更沒有這方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。與應(yīng)用于圖像壓縮的小波編碼的傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法相比，本發(fā)明更具有針對性，設(shè)計(jì)周期短，更加實(shí)用有效，特別是對JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的VLSI硬件設(shè)計(jì)，可以確保小波濾波器系數(shù)和提升參數(shù)皆為有理數(shù)，與JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的9/7小波內(nèi)核相比，在大大降低硬件資源消耗的同時(shí)，可以顯著提高圖像壓縮與解壓縮的實(shí)時(shí)性。因此，在圖像壓縮及其VLSI設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)于擴(kuò)展JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核的研究與應(yīng)用具有較高的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對互聯(lián)網(wǎng)和圖像壓縮技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際需求，本發(fā)明的目的在于，對于任何一類特定的圖像，提供一種快速、高效的基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。該算法可以應(yīng)用于一般圖像壓縮系統(tǒng)和JPEG2000圖像壓縮系統(tǒng)。壓縮圖像可以是自然圖像中的一般圖像、醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像和遙感圖像中的任何一類圖像。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案一種基于JPEG2000圖像壓縮的7/5小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，其特征在于，包括下列步驟在子帶編碼系統(tǒng)(SBC)中，以高斯白噪聲的一階Markov過程為輸入圖像的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)Vaidyanathan子帶編碼增益準(zhǔn)則設(shè)計(jì)用于JPEG2000圖像壓縮的理論上最優(yōu)的小波內(nèi)核。
根據(jù)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)第二部分的自定義功能，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的最新驗(yàn)證軟件Jasper1.701.0中嵌入需要設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核的一般數(shù)學(xué)通式，再根據(jù)峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio，PSNR)準(zhǔn)則優(yōu)化根據(jù)Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則所設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核，從而得到針對某類樣本圖像、可以作為JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的新小波內(nèi)核。
其中，步驟一是理論上設(shè)計(jì)新的小波內(nèi)核，步驟二是基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核的優(yōu)化。這里要指出的是，在步驟一中，設(shè)計(jì)者首先需要給出一個(gè)對稱、緊支撐的雙正交FIR小波濾波器組的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式，并根據(jù)Eucliden算法創(chuàng)建該小波濾波器組及其提升算法實(shí)現(xiàn)的函數(shù)關(guān)系式以構(gòu)成一個(gè)小波內(nèi)核，最后根據(jù)多相矩陣?yán)碚摵托〔ǖ臄?shù)學(xué)特性將小波內(nèi)核降維到一維函數(shù)，通過一個(gè)變量去控制小波內(nèi)核的所有參數(shù)，從而大大簡化小波內(nèi)核分析與設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和難度。在步驟一中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)Vaidyanathan子帶編碼增益準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)出某種長度的對稱緊支撐雙正交滿足精確重構(gòu)(perfect reconstruction，PR)的理論上最優(yōu)的小波內(nèi)核。在步驟二中，對于任意給定的一類圖像，設(shè)計(jì)者可以在嵌入了新的小波內(nèi)核的多核JPEG2000圖像壓縮系統(tǒng)中，自動(dòng)地計(jì)算出可以實(shí)際應(yīng)用于該類圖像的最優(yōu)小波內(nèi)核，該算法具有很強(qiáng)的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的雙通道濾波器組和子帶編碼系統(tǒng)(SBC)示意圖；圖2是N階Markov過程示意圖；圖3最優(yōu)編碼增益隨控制變量的變化曲線圖；圖4是擴(kuò)展JPEG2000圖像壓縮系統(tǒng)軟件的主流程邏輯圖；圖5是重構(gòu)圖像PSNR隨提升參數(shù)變化的曲線圖(壓縮比8∶1)；圖6是重構(gòu)圖像PSNR隨提升參數(shù)變化的曲線圖(壓縮比16∶1)；圖7是可擴(kuò)展多核JPEG2000自動(dòng)壓縮系統(tǒng)界面及壓縮結(jié)果示意圖；以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
以下分節(jié)介紹技術(shù)方案的具體實(shí)現(xiàn)步驟。
按照本發(fā)明的技術(shù)方案，首先構(gòu)造一個(gè)對稱的緊支撐的滿足精確重構(gòu)條件的7/5雙正交小波濾波器組，該濾波器組由四個(gè)濾波器組成，即低通的分解濾波器和合成濾波器，高通的分解濾波器和合成濾波器，它們構(gòu)成雙通道濾波器組，它同時(shí)也是一個(gè)子帶編碼系統(tǒng)。其中，由于分解端的低通濾波器和高通濾波器互補(bǔ)，合成端的低通濾波器與高通濾波器互補(bǔ)，以及分解與合成的精確重構(gòu)條件(PR)的要求，低通的合成濾波器與高通的分解濾波器、高通的合成濾波器與低通的分解濾波器的系數(shù)只有符號(hào)上的差異，故JPEG2000圖像壓縮的小波內(nèi)核的設(shè)計(jì)只需設(shè)計(jì)低通的分解濾波器和合成濾波器的系數(shù)及其提升算法實(shí)現(xiàn)即可。
1.7/5小波內(nèi)核在雙通道濾波器組中，設(shè)低通的分解濾波器和合成濾波器分別為H0(z)和G0(z)，高通的分解濾波器和合成濾波器分別為H1(z)和G1(z)，如圖1所示。對稱緊支撐且滿足精確重構(gòu)條件的雙正交7/5小波濾波器組如下所示{H0(z)=h0+h1(z+z-1)+h2(z2+z-2)+h3(z3+z-3)H1(z)=g0-g1(z+z-1)+g2(z2+z-2)G0(z)=g0+g1(z+z-1)+g2(z2+z-2)G1(z)=h0-h1(z+z-1)+h2(z2+z-2)-h3(z3+z-3)---(1)]]>其中，h0、h1、h2、h3為低通分解濾波器系數(shù)；g0、g1、g2為低通合成濾波器系數(shù)。根據(jù)多相矩陣和小波的數(shù)學(xué)特性可知，7/5小波的各步提升參數(shù)均可表示為控制變量α的一維函數(shù)式，即β=-14α+2,γ=1-4α24,K=12α+1---(2)]]>同時(shí)，還可得到7/5小波濾波器系數(shù)關(guān)于控制變量α的一維函數(shù)式，即{h0=2α+34(2α+1),h1=-2α2-5α-28(2α+1)h2=1-2α8(2α+1),h3=(2α-1)α8(2α+1)g0=α+12,g1=14,g2=-α4---(3)]]>因此，由控制變量α可以唯一地確定7/5小波內(nèi)核的全部參數(shù)，這樣7/5小波內(nèi)核的優(yōu)化設(shè)計(jì)只取決于控制變量α，從而大大簡化了小波內(nèi)核分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和難度。
2.圖像模型的功率譜密度函數(shù)(PSD)數(shù)字圖像是一個(gè)非平穩(wěn)二維隨機(jī)序列，通常是用白噪聲模型進(jìn)行仿真。為了構(gòu)建圖像模型，首先設(shè)計(jì)一個(gè)N階自回歸過程，如圖2所示，就是把白噪聲通過一個(gè)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為Φ(z)的濾波器來產(chǎn)生，白噪聲過程的功率譜密度(power spectral density，PSD)為SWW(z)=σW2.]]>其中，閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Φ(z)為全極點(diǎn)濾波器。AR(N)過程可由下面的差分方程產(chǎn)生X(n)=W(n)+Σi=1NbiX(n-i)---(4)]]>其中，W(n)為輸入的白噪聲序列，bi為自回歸常數(shù)，N為自回歸過程的階數(shù)。圖像隨機(jī)序列一般服從均值為零的一階自回歸過程，即AR(1)過程，此時(shí)，N＝1，b1＝ρ，|ρ|＜1，ρ為自相關(guān)系數(shù)，AR(1)過程可由下式得到(n)=W(n)+ρX(n-1)=W(n)+Σi=1∞ρiW(n-1)---(5)]]>全極點(diǎn)濾波器輸出為廣義平穩(wěn)過程，其平均功率為E[X2(n)]=Rxx(0)=σx2=σw2Σi=0∞φ2(i)=σw21-ρ2---(6)]]>σx2為AR(1)過程的方差，φ(n)為全極點(diǎn)濾波器Φ(z)的時(shí)域表示。最后，得到輸入為白噪聲型AR(1)過程的PSD為Sxx(ejω)=σw2|Φ(ejω)|2=1-ρ21+ρ2-2ρcosω·σx2---(7)]]>當(dāng)輸入為高斯白噪聲時(shí)，方差σw2=1]]>，從而可得一般圖像模型的PSD為Sxx(ejω)=σw2|Φ(ejω)|2=11+ρ2-2ρcosω---(8)]]>3.基于Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則的7/5小波濾波器設(shè)計(jì)為了擴(kuò)展JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核，設(shè)計(jì)者需要利用圖1所示的子帶編碼系統(tǒng)，并使輸入圖像為上節(jié)所示的圖像模型，最后根據(jù)Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則設(shè)計(jì)理論上最優(yōu)的7/5小波濾波器，它也是設(shè)計(jì)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的新的小波內(nèi)核的第一步。在子帶編碼系統(tǒng)(SBC)中，各個(gè)子帶信號(hào)xk(n)，k＝0，1的方差為σXk2=12π∫-ππSXX(ejω)|Hk(ejω)|2dω---(9)]]>子帶編碼誤差方差為σSBC2=CMΣk=1M2-2bk12π∫-ππ|Gk(ejω)|2dω·12π∫-ππSXX(ejω)|Hk(ejω)|2dω---(10)]]>其中，bk，k＝0，1為各個(gè)子帶的比特分配數(shù)，C為依賴于xk(n)統(tǒng)計(jì)特性的常數(shù)。脈沖編碼調(diào)制誤差方差為σPCM2=C2-2b12π∫-ππSXX(ejω)dω---(11)]]>b=1MΣk=1Mbk]]>為平均比特率，從而可得7/5小波濾波器組的Vaidyanathan編碼增益為G=σPCM2σSBC=[2-2b12π∫-ππSXX(ejω)dω]÷[(1MΣk=1M2-2bk×]]>12π∫-ππ|Gk(ejω)|2dω×12π∫-ππSXX(ejω)|Hk(ejω)|2dω)]---(12)]]>最后利用最佳比特分配算法使編碼增益G的分母最小，從而得到子帶編碼系統(tǒng)在輸入為前述圖像模型時(shí)，7/5小波濾波器組的最優(yōu)編碼增益關(guān)于控制變量α的關(guān)系式為Gopt(α)=[12π∫-ππSXX(ejω)dω]÷[(Πk=1M12π∫-ππ|Gk(ejω)|2dω·12π∫-ππSXX(ejω)|Hk(ejω)|2dω)1/M]---(13)]]>另外，一般假設(shè)圖像的水平和垂直方向上相鄰采樣間的相關(guān)性相等，且ρv＝ρh＝ρ＝0.95。聯(lián)立(1)、(3)、(8)和(13)式，可得7/5小波編碼增益Gopt的最優(yōu)值關(guān)于控制變量α的一維函數(shù)式Gopt(α)，再依據(jù)dGopt(α)/dα＝0計(jì)算得到控制變量α的最大值αmax＝-0.3142，如圖3所示。這樣便可由(2)、(3)式確定基于Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則的最優(yōu)的7/5小波濾波器組及其提升實(shí)現(xiàn)算法，但這只是理論意義上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，與實(shí)際應(yīng)用于JPEG2000圖像壓縮的小波內(nèi)核略有差異。
4.基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的新小波內(nèi)核的優(yōu)化一般而言，理論上最優(yōu)的7/5小波濾波器組，在JPEG2000圖像壓縮系統(tǒng)中一般達(dá)不到最佳的壓縮性能，而是存在一定的誤差。為此，設(shè)計(jì)者在理論計(jì)算基礎(chǔ)上以重構(gòu)圖像取得最大PSNR值為基準(zhǔn)，最終來確定可以實(shí)際應(yīng)用于某類樣本圖像的基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的7/5小波內(nèi)核。首先，設(shè)計(jì)者需將7/5小波內(nèi)核的一般數(shù)學(xué)通式嵌入到JPEG2000提供的最新的驗(yàn)證軟件Jasper1.701.0中，此時(shí)重構(gòu)圖像的PSNR值只由控制變量α決定。為了高效、快速地設(shè)計(jì)7/5小波內(nèi)核，設(shè)計(jì)者需要確定控制變量α的最小取值范圍。根據(jù)理論計(jì)算確定的最優(yōu)7/5小波濾波器的控制變量α＝-0.3142，考慮仿真誤差、避免局域極值的出現(xiàn)，以及小波正則性的約束條件，在α＝-0.3142附近可以確定控制變量α的一個(gè)有效范圍，例如(-2，2)，再將α值以0.01的步長均勻量化，其中，每一個(gè)α值對應(yīng)一個(gè)7/5小波內(nèi)核，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的近似連續(xù)的JPEG2000圖像壓縮，最后根據(jù)搜索算法確定重構(gòu)圖像取得最大PSNR值的控制變量α，這樣，基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的新7/5小波內(nèi)核便設(shè)計(jì)完成。
多核JPEG2000圖像壓縮系統(tǒng)框圖及其自動(dòng)圖像壓縮的PSNR曲線如圖4、圖5和圖6所示。在此，給出兩組7/5小波內(nèi)核，即BT7/5a和BT7/5b，如表1(a、b)～表2(a、b)所示
表1(a)BT7/5a低通濾波器

表1(b)BT7/5a濾波器的提升系數(shù)

表2(a)BT7/5b低通濾波器

表2(b)BT7/5b濾波器的提升系數(shù)

其中，兩組7/5小波內(nèi)核與JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的9/7(CDF9/7)和5/3(LT5/3)小波內(nèi)核的壓縮效果比較如表3所示，表中的ΔBaD和ΔBbD表示BT7/5a、BT7/5b小波內(nèi)核與CDF9/7小波內(nèi)核的重構(gòu)圖像PSNR的差值，ΔBaL和ΔBbL表示BT7/5a、BT7/5b與LT5/3小波內(nèi)核的重構(gòu)圖像PSNR的差值。7/5小波內(nèi)核的所有參數(shù)均為有理系數(shù)，而且圖像壓縮性能優(yōu)于LT5/3小波內(nèi)核；計(jì)算復(fù)雜度和VLSI設(shè)計(jì)時(shí)的硬件資源消耗低于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的9/7小波內(nèi)核，VLSI硬件實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性優(yōu)于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的9/7小波內(nèi)核，7/5小波內(nèi)核在JPEG2000芯片中的小波編碼優(yōu)于9/7小波內(nèi)核。
表37/5濾波器與JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的9/7和5/3小波濾波器的圖像壓縮性能比較(樣本圖像為Lena.bmp，512×512)

權(quán)利要求
1.一種基于JPEG2000圖像壓縮的7/5小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，其特征在于，包括下列步驟在子帶編碼系統(tǒng)中，以高斯白噪聲的一階Markov過程為輸入圖像的數(shù)學(xué)模型，并以Vaidyanathan子帶編碼增益為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)理論上最優(yōu)的小波內(nèi)核；然后根據(jù)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)第二部分的自定義功能，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的驗(yàn)證軟件Jasperl.701.0中嵌入需要設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核的一般數(shù)學(xué)通式，再根據(jù)峰值信噪比準(zhǔn)則優(yōu)化根據(jù)Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則所設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核，從而得到針對某類樣本圖像的新的小波內(nèi)核。
2.如權(quán)利要求1所述的算法，其特征在于，所述的優(yōu)化設(shè)計(jì)算法具體包括以下步驟步驟一首先構(gòu)造一個(gè)對稱的緊支撐的滿足精確重構(gòu)條件的7/5雙正交小波濾波器組，并確定對稱的緊支撐的雙正交7/5小波濾波器組的數(shù)學(xué)通式，該小波濾波器組由低通的分解濾波器和合成濾波器以及高通的分解濾波器和合成濾波器構(gòu)成，它們構(gòu)成雙通道濾波器組，同時(shí)也是一個(gè)子帶編碼系統(tǒng)；在該小波濾波器組中，分解端的低通濾波器和高通濾波器互補(bǔ)，合成端的低通濾波器與高通濾波器互補(bǔ)，低通的合成濾波器與高通的分解濾波器、高通的合成濾波器與低通的分解濾波器的系數(shù)只有符號(hào)上的差異，根據(jù)Euclidian算法確定小波提升算法的提升步驟，再根據(jù)多相矩陣?yán)碚摵托〔ǖ臄?shù)學(xué)特性確定控制變量α與7/5小波濾波器系數(shù)及其提升參數(shù)的一維函數(shù)關(guān)系式；步驟二以具有高斯白噪聲輸入的一階Markov過程為數(shù)字圖像模型，由7/5濾波器組構(gòu)成一個(gè)子帶編碼系統(tǒng)進(jìn)行編碼和解碼，再以Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則導(dǎo)出最優(yōu)編碼增益與控制變量α的一維函數(shù)關(guān)系式，并求其最大值，從而確定理論上最優(yōu)的7/5小波內(nèi)核的所有濾波器系數(shù)和全部提升參數(shù)；步驟三在理論計(jì)算基礎(chǔ)上確定的7/5小波內(nèi)核，該7/5小波內(nèi)核由控制變量α描述，并在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行修正；其修正方法是將設(shè)計(jì)的7/5小波內(nèi)核的數(shù)學(xué)通式嵌入到JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的最新驗(yàn)證軟件Jasperl.701.0中，選取控制變量α的一個(gè)有效區(qū)間，并將其以0.01的步長進(jìn)行均勻量化，其中每一個(gè)α值定義一個(gè)7/5小波內(nèi)核，最后，實(shí)現(xiàn)關(guān)于控制變量α的自動(dòng)的近似連續(xù)的圖像壓縮，同時(shí)自動(dòng)輸出所有7/5小波內(nèi)核對應(yīng)的重構(gòu)圖像的PSNR值，其中最大PSNR值所對應(yīng)的控制變量α定義一個(gè)7/5小波內(nèi)核，即為基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的新7/5小波內(nèi)核。
3.如權(quán)利要求2所述的算法，其特征在于，所述的理論計(jì)算基礎(chǔ)上確定的7/5小波內(nèi)核的優(yōu)化過程的公式為7/5小波濾波器組及其提升算法與控制變量α之間的一維函數(shù)關(guān)系式h0=2α+34(2α+1),h1=-2α2-5α-28(2α+1)h2=1-2α8(2α+1),h3=(2α-1)α8(2α+1)g0=α+12,g1=14,g2=-α4]]>β=-14α+2,γ=1-4α24,K=12α+1]]>式中，α為第一步提升參數(shù)，作為本優(yōu)化算法的控制變量，hi，i＝0，1，2，3和gi，i＝0，1，2分別表示7/5濾波器組的低通分解濾波器系數(shù)和低通合成濾波器系數(shù)；β表示第二步提升參數(shù)，γ表示第三步提升參數(shù)，K表示伸縮系數(shù)；基于Vaidyanathan子帶編碼準(zhǔn)則，最優(yōu)7/5小波編碼增益與7/5小波濾波器控制變量α之間的函數(shù)關(guān)系式Gopt(α)=[12π∫-ππSXX(ejω)dω]÷[(Πk=1M12πK∫-ππ|Gk(ejω)|2dω·12π∫-ππSXX(ejω)|Hk(ejω)|2dω)1/M]]]>即為二通道子帶編碼系統(tǒng)；式中SXX(ejω)=11+ρ2-2ρcosω]]>表示數(shù)字圖像模型的功率譜密度函數(shù)，其中，ρ為自相關(guān)系數(shù)；M＝2，Hk(z)，k＝0，1，表示分析端的低通濾波器和高通濾波器，Gk(z)，k＝0，1，表示合成端的低通濾波器和高通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，它可以用于擴(kuò)展JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的小波內(nèi)核。該算法在子帶編碼系統(tǒng)中，以高斯白噪聲的一階Markov過程為輸入圖像的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)Vaidyanathan子帶編碼增益準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)用于JPEG2000圖像壓縮的理論上最優(yōu)的小波內(nèi)核；然后根據(jù)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)第二部分的自定義功能，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)提供的最新驗(yàn)證軟件Jasper1.701.0中嵌入需要設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核的一般數(shù)學(xué)通式，再根據(jù)峰值信噪比準(zhǔn)則優(yōu)化根據(jù)Vaidyanathan編碼增益準(zhǔn)則所設(shè)計(jì)的小波內(nèi)核，從而得到針對某類樣本圖像、可以廣泛應(yīng)用于JPEG2000圖像壓縮的新小波內(nèi)核。壓縮圖像可以是自然圖像中的一般圖像、醫(yī)學(xué)圖像、衛(wèi)星圖像和遙感圖像中的任何一類圖像。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1980386SQ200610043189
公開日2007年6月13日 申請日期2006年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者楊國安, 鄭南寧, 郭樹崗, 梅魁志 申請人:西安交通大學(xué)