本發(fā)明涉及計算機信息技術領域，具體地涉及圖像壓縮領域。

背景技術：

現(xiàn)今是網(wǎng)絡信息時代，圖像信息利用網(wǎng)絡進行傳輸已經(jīng)逐漸占據(jù)主導地位，隨著使用者對圖像質量的要求越來越高，圖像的傳輸壓力越來越大，雖然在硬件方面不斷進行改進，但是也無法及時滿足使用者的需求，所以研究圖像的壓縮方法也是當今電子信息技術的一項重大課題。在壓縮過程中，為了實現(xiàn)更高的壓縮效率，我們常常采用有損壓縮方式，DCT變化(離散余弦變換)作為一種性能較高的編碼方法，能夠得到更高的壓縮比，但是圖像重建后，與原圖像誤差較大；所以本發(fā)明在DCT變換的基礎上，設計了高頻系數(shù)選擇機制、引入視覺感知修正量化手段，在不大量增加計算復雜度的情況下，實現(xiàn)高壓縮比、高效率，高還原性的圖像壓縮方法。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術問題是現(xiàn)有技術下圖像壓縮后與原圖像誤差較大，且計算復雜度高從而導致壓縮時間長的問題。因此本發(fā)明提供一種基于DCT變換下的視覺感知修正圖像壓縮方法解決上述問題。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種基于DCT變換下的視覺感知修正圖像壓縮方法。該方案首先：將圖像經(jīng)過域空間變換，轉化為Ycrcb格式；然后將圖像分解成8*8大小的圖像子塊，對每一個圖像子塊進行DCT變化；在每一個子塊的DCT系數(shù)中，系數(shù)通過判定方法進行處理分解成高頻系數(shù)和低頻系數(shù)，高頻系數(shù)采用誤差補償機制，低頻系數(shù)進行視覺感知修正變換；然后進入編碼程序；最后重構圖像，過程為壓縮過程的逆運算。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明較傳統(tǒng)的DCT變換，建立高頻系數(shù)修正和引入了人眼視覺特性，先根據(jù)方差大小和邊緣信息對變換系數(shù)進行自適應調整，保留低頻區(qū)域的部分系數(shù)，然后按照閾值法再去除一些保留的低頻系數(shù)，量化時在一定范圍內引起的圖像變換域頻譜系數(shù)的量化誤差不能為人眼所覺，圖像不僅獲得了更高的壓縮比，而且并未因為增加計算量而降低圖像的壓縮效率；同時，對重建后的圖像進行分析，圖像還原程度增加，信噪比增強，圖像的還原質量得到顯著提升。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明的詳細流程圖

圖2表示圖像轉換到三基色空間的示例圖

圖3表示DCT變換后，能量集中于左上的示例圖

圖4表示解碼(解壓)示例圖

具體實施方式

本發(fā)明用于圖像的有損壓縮，首先圖像經(jīng)過域空間變換，轉化為Ycrcb格式，然后將圖像分解成8*8大小的圖像子塊，對每一個圖像子塊進行DCT變化，在每一個子塊的DCT系數(shù)中，系數(shù)通過判定方法進行處理分解成高頻系數(shù)和低頻系數(shù)，高頻系數(shù)采用誤差補償機制，低頻系數(shù)進行視覺感知修正變換，然后在進入編碼；重構圖像的過程為壓縮過程的逆運算。

一種基于DCT變換下的視覺感知修正圖像壓縮方法，結合圖1，該發(fā)明的執(zhí)行步驟如下：

步驟一：圖像由RGB空間轉化為YCrCb三基色空間，分解為三幅(Y，Cr，Cb)能量圖；

步驟二：能量圖按照像素分割為8*8大小的圖像子塊；

步驟三：對每一個圖像子塊進行DCT變換；

步驟四：按照指定的DCT篩選方法，篩選DCT系數(shù)，重構DCT系數(shù)矩陣；

步驟五：重構后的DCT系數(shù)矩陣，按照視覺感知修正方法進行量化處理；

步驟六：量化后的系數(shù)進行SPIHT編碼，輸出壓縮數(shù)據(jù)；

步驟七：解碼(解壓)，解碼過程為壓縮過程的逆運算，補全DCT系數(shù)再進行DT逆變換。

下面，結合圖1到圖4對本發(fā)明詳細描述。

一、圖像轉化和分解

由于RGB顏色空間在顯示時候受顯示設備的影響較大，所以在進行壓縮前將RGB圖像轉化到不受干擾的YCrCb色空間，然后在分解為3個基色分量對應的亮度圖，結合圖2示例圖，設圖像為F(x,y)，則變化分解后記為F_Y(x，y)、F_cr(x，y)、F_cb(x，y)，

YCrCb色空間的正變化為：

正變換(用于圖像壓縮過程)：式(1)

逆變換(用于解碼過程)：式(2)

二、DCT變化

圖像經(jīng)過域空間變換后，表示為三基色分量，F(xiàn)_Y(x，y)、F_cr(x，y)、F_cb(x，y)；由于對整幅圖像進行DCT變化的話，圖像誤差極大，所以先將每個基色圖分割為8*8大小的圖像子塊，圖像自子塊的大小影響圖像重構的質量。然后對每一個8*8的圖像子塊進行二維DCT變換，二維DCT解析式如下表示，以三基色中F_Y進行表述：

式(3)

式中，x,y,u,v＝0,1,…,N-1。

由于圖像分割為8*8，所以式中N＝8，所以

式(4)

式中，x,y,u,v＝0,1,…,N-1。

圖像經(jīng)過DCT變換后得到的是一個DCT系數(shù)矩陣，由于圖像能量多集中于左上部分，即圖像的背景部分如圖3所示，所以在編碼過程中，左上部分的系數(shù)有較大價值。而右下部分的數(shù)據(jù)較小，與左上相比，趨于0，其表示的細節(jié)紋理部分，如果全部舍棄，則會造成圖像還原后細節(jié)部分失真過大，但是保留下來的話，又會造成數(shù)據(jù)冗余，不利于編碼，所以如何處理高頻區(qū)域的系數(shù)也是關系到壓縮和重建的重要因素。

三、DCT系數(shù)的分域和取舍

經(jīng)過DCT變換后，每一個8*8圖像子塊得到一個8*8的DCT變換系數(shù)矩陣，由于DCT變換將能量集中到了左上部分，系數(shù)值比較大。而其他的系數(shù)較小或者趨近于0，但是這些趨近于0的系數(shù)卻是用來體現(xiàn)圖像細節(jié)紋理的參數(shù)，如果系數(shù)一并取0，雖然能得到很好的壓縮比，但是在重建的圖像中，失去了部分細節(jié)的描述，圖像還原質量不高，所以在系數(shù)取舍上，本發(fā)明制定以下篩選策略：

設D＝{d₁，d₂，···，d_n}是8*8DCT變換后的系數(shù)集，Q＝{d_j}，設定一個參量u:

式(5)

按從左至右的順序掃描系數(shù)，按以下方式判定：

如果abs(d_i)≥u，則d_i＝d_j進入低頻區(qū)域系數(shù)集合Q；(j，i≤n)；

如果則d_i＝0.75u＝d_j,d_j進入低頻區(qū)域系數(shù)集合Q；(j，i≤n)

如果則d_i＝0.5u＝d_j，d_j進入低頻區(qū)域系數(shù)集合Q；(j，i≤n)

如果則d_i＝0＝d_j，d_j進入低頻區(qū)域系數(shù)集合Q；(j，i≤n)

經(jīng)過以上計算，DCT變換后的系數(shù)絕大部分被舍棄，只留下能被人眼感知的細節(jié)部分，極大的減少了編碼數(shù)據(jù)。此時圖像表示為F`_Y(x，y)等價于{Q_j}。

四、視覺感知修正

DCT系數(shù)經(jīng)過調整后得到{Q_j}，可以用來等價描述F_Y(x，y)變換后的圖像F`_Y(x，y)，{Q_j}是描述DCT變換后低頻區(qū)域的系數(shù)，圖像的主要信息集中在這里，

圖像的信噪比可描述為：

式(6)

均方誤差描述為：

式(7)

由式6結合式7，定義視覺修正感知系數(shù)為：

式(8)

其中T_x，T_y為對角矩陣，e為給定的系數(shù)分布向量，由式8可求得

所以，令(T_xe，T_ye)＝T，在編碼前，DCT變換系數(shù)集{Q_j}，先乘以T，得到視覺感知修正后的DCT系數(shù)集TQ，再對TQ進行編碼。

五、編碼和解壓

對TQ編碼，采用SPIHT算法，對經(jīng)過處理的DCT系數(shù)矩陣進行編碼，輸出碼流。圖像的解壓過程為壓縮過程的逆過程，結合圖4解碼示例圖：首先讀取碼流，在碼流中消去視覺感知系數(shù)(T_xe T_ye)，然后按照壓縮過程中系數(shù)的取舍式5逆運算重構DCT系數(shù)，此時變換的系數(shù)就由新的系數(shù)所代替，空缺的位置由0補足，重構出三基色分量，F(xiàn)_Y(x，y)、F_cr(x，y)、F_cb(x，y)的三個能量圖，再將三基色圖按照下式合成圖像F`(x,y)

上述結合附圖對本發(fā)明的實施例作了詳細描述，應該理解上述只是示例性的，因此，本發(fā)明的保護范圍應當由所附的權利要求書的內容確定。