專利名稱：一種基于jpeg-ls幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像編碼領(lǐng)域、海底三維聲納圖像技術(shù)，具體涉及ー種三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法。
背景技術(shù)：
三維成像聲納系統(tǒng)是ー種能對(duì)水中的目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)成像的探測(cè)系統(tǒng)。三維聲納圖像的每ー個(gè)像素點(diǎn)都包括位置分量及反射信號(hào)強(qiáng)度分量，其中位置分量即直角坐標(biāo)系的X，Y，Z分量，而反射信號(hào)強(qiáng)度分量表示該像素點(diǎn)的反射信號(hào)的強(qiáng)度，用I表示。當(dāng)前實(shí)時(shí)高分辨率的相控陣三維成像聲納系統(tǒng)面臨兩個(gè)主要問(wèn)題(見(jiàn)A Trucco, M Palmese, SRepetto. Devising an affordable sonar system for underwater 3-D vision,即“設(shè)ii 套低成本的水下三維聲納視覺(jué)系統(tǒng)”，IEEE Transactions on Instrumentation andMeasurement, vol. 57, no. 10，pp. 2348-2354，2008) :1)硬件系統(tǒng)復(fù)雜，即系統(tǒng)需要大量的前端信號(hào)處理通道，包括大量換能器以及與其相關(guān)的模擬信號(hào)的濾波、放大、采樣和數(shù)字信號(hào)處理等硬件電路，從而導(dǎo)致系統(tǒng)體積和功耗都偏大；2)巨額的計(jì)算量及高通信數(shù)據(jù)帶寬需求，即采用波束形成算法來(lái)計(jì)算上萬(wàn)個(gè)波束方向強(qiáng)度信號(hào)所需乘累加的計(jì)算量及傳輸三維圖像所需的數(shù)據(jù)帶寬。對(duì)圖像進(jìn)行壓縮后再傳輸，可以有效地解決三維圖像的傳輸所需的數(shù)據(jù)帶寬較大的問(wèn)題。圖像的壓縮主要分為有損壓縮和無(wú)損壓縮兩種方法。有損壓縮也稱為不可逆編碼，是指解壓后的圖像與壓縮前的原圖像相比，存在一定程度上的失真。無(wú)損壓縮也稱為可逆編碼，即解壓后的圖像與原圖像完全一致。由于三維成像聲納系統(tǒng)一方面獲取圖像的代價(jià)較高，另ー方面獲取的圖像數(shù)據(jù)本身也很重要，對(duì)于數(shù)據(jù)分析處理來(lái)說(shuō)，需要確保目標(biāo)區(qū)域觀測(cè)數(shù)據(jù)中的重要信息不受損傷，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠和完全無(wú)失真顯得較為重要，所以對(duì)三維成像聲納系統(tǒng)獲取的圖像理應(yīng)采取無(wú)損壓縮。JPEG-LS是 ITU(International Telecommunication Union)于 1998 年制定的針對(duì)圖像無(wú)損與近無(wú)損壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，主要采用了幀內(nèi)預(yù)測(cè)結(jié)合Golomb-Rice熵編碼的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮(JAL 丄 i'U—Τ Γ. 87, Lossless and Near-lossless しompression of しontinuous—toneStill Images,即“針對(duì)靜態(tài)連續(xù)圖像的無(wú)損與近無(wú)損壓縮”, ]；TU-T Recommendation T. 87,1998)。JPEG-LS對(duì)單幀圖像具有較好的壓縮性能，但是如果將JPEG-LS直接用于三維聲納圖像序列的無(wú)損壓縮，壓縮效果并不理想，因?yàn)槿S聲納圖像序列的前后幀之間具有很大的相關(guān)性，而JEPG-LS并沒(méi)有對(duì)圖像的幀間冗余信息進(jìn)行壓縮。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的JPEG-LS直接用于聲納圖像序列無(wú)損壓縮技術(shù)的沒(méi)有消除圖像幀間冗余信息的不足，本發(fā)明提供了一種引入圖像幀間信息并保證良好壓縮率的基于JPEG-LS幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為
一種基于JPEG-LS幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法，所述壓縮方法包括以下步驟(I)輸入ー幀待壓縮聲納圖像數(shù)據(jù)(2)根據(jù)輸入的聲納圖像的水平和豎直分辨率，將聲納圖像分為1-16塊根據(jù)輸入的聲納圖像的水平和豎直分辨率，將聲納圖像按式(I)分為1-16塊，并按水平方向依次標(biāo)記為1-16。其中若圖像的水平分辨率和豎直分辨率能被將要分割的塊數(shù)整除，則姆小塊圖像的分辨率都等于width/block w或height/block h,若不能整除,則前幾塊圖像的分辨率等于width/block_w或height/block_h,水平或豎直最后一塊圖像的分辨率為width/block w加上width除以block w的余數(shù)或者h(yuǎn)eight除以block h的余數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，若輸入聲納圖像的水平分辨率為65，豎直分辨率為65，則該圖像block w等于2，blcok h等于2，block等于4，其中第I塊分辨率為32*32，第2塊為33*32，第3塊為32*33，第 4 塊為 33*33。
權(quán)利要求
1.一種基于JPEG-LS幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法，其特征在于所述壓縮方法包括以下步驟 (1)輸入ー幀待壓縮聲納圖像數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)輸入的聲納圖像的水平和豎直分辨率，將聲納圖像按式(I)分為1-16塊，并按水平方向依次標(biāo)記為1-16 ;其中，若圖像的水平分辨率和豎直分辨率能被將要分割的塊數(shù)整除，則姆小塊圖像的分辨率都等于width/block_w或height/block_h,若不能整除,則前幾塊圖像的分辨率等于width/block w或height/block h,水平或豎直最后一塊圖像的分辨率為width/block_w加上width除以block_w的余數(shù)或者h(yuǎn)eight除以block h的余數(shù)；
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于JPEG-LS幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法，其特征在于所述步驟(7)中，改進(jìn)的JPEG-LS編碼器以標(biāo)準(zhǔn)的JPEG-LS編碼器為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)，在編碼的開始標(biāo)志OxFFDS后増加一個(gè)字節(jié)的分塊數(shù)據(jù)及一個(gè)字節(jié)的編碼數(shù)據(jù)類型標(biāo)志。
全文摘要
一種基于JPEG-LS幀間擴(kuò)展的三維聲納圖像序列無(wú)損壓縮方法，包括以下步驟(1)輸入一幀待壓縮聲納圖像數(shù)據(jù)；(2)將聲納圖像分為1-16塊；(3)計(jì)算該分量數(shù)據(jù)與前一幀圖像的對(duì)應(yīng)塊中對(duì)應(yīng)分量數(shù)據(jù)的差值；(4)進(jìn)行平滑度計(jì)算；(5)計(jì)算融合后的平滑度值；(6)自適應(yīng)選擇該分量原始數(shù)據(jù)或前后幀差值數(shù)據(jù)；(7)送入改進(jìn)的JPEG-LS圖像編碼器進(jìn)行編碼；(8)分別取得這塊聲納圖像數(shù)據(jù)的其他色度空間分量數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟(3)-步驟(7)；(9)按順序分別取得該幀聲納圖像的其他分割塊，重復(fù)步驟(3)-步驟(8)，直到該幀聲納圖像的各個(gè)分割塊編碼完成。本發(fā)明適用于三維聲納圖像的無(wú)損壓縮，整體計(jì)算量小，同時(shí)保持較好的壓縮性能和自適應(yīng)性能。
文檔編號(hào)H04N7/50GK102685498SQ20121012204
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者俞立, 朱威, 汪磊, 王則浪, 鄭雅羽, 陳朋 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)