基于改进提升小波的数字图像压缩与网络传递算法_郑浩_刘建芳_马飞

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x n 表示进行压缩的图像帧 ， 其中 x 表示取不大于 x 的整 式中， 数。 利用（ 1 ） 式的计算过程， 对图像帧首先进行 Hilbert 扫描， 然后在利用哈夫编码 / 算术编码实现对图像的压缩编码 ， 这 种方法下得到的结果优于 JPEG 无损编码的结果。 为了简化计算， 可对 （ 1 ） 式进行改进， 得到一个较为简 单的压缩编码系统
第 32 卷
第9 期
计
算
机
仿
真
2015 年 9 月
文章编号： 1006 － 9348 （ 2015 ） 09 － 0214 － 04
基于改进提升小波的数字图像压缩与网络传递算法
郑
1， 2 2 刘建芳 ， 马 浩 ，
飞
1， 2
（ 1． 平顶山学院软件学院 ， 河南 平顶山 467000 ； 2． 武汉大学计算机学院， 湖北 武汉 430000 ） 摘要： 针对传统的小波视频图像压缩技术由于小波系数特点及按照频率特性量化小波系数的不足 ， 造成压缩图像严重受损 CDF（ 2 ， 4 ） 快速整数双正交小波变换， 2） ， 解决正交性和对称性的矛盾， 并针对图像 的问题， 提出改进的思路， 即提出 CDF（ 2 ， 资源约束的网络通信节点对算法进行改进 。在满足图像压缩数据精度要求的前提下 ， 采用阈值化的方式 ， 建立一种小波系 数索引的数据结构， 使部分近似为 0 的图像细节分量值阈值化为 0 值。 将值为 0 的细节分量值从小波系数中舍弃 ， 完成图 像无损压缩。通过实验验证了这种改进的图像数据压缩方法的有效性和优越性 ， 有效地减少网络中图像数据的通信量 ， 节 省整个网络的能量消耗 。 关键词： 压缩算法； 小波变换； 双正交小波 中图分类号： TP391 文献标识码： B
［1 － 2 ］
， 这就是对图像数据进行编 只保存一些关键的数据 ，
码。随着大数据通信需求的增加 ， 对一些海量的图像数据传 递， 数据压缩技术就显得很重要 。 传统图像压缩方法是基于图像统计和视觉特性完成的 ， 这些方法无法满足海量图像传输和处理要求 。 随着研究的 进一步深入， 近年来， 对图像压缩ห้องสมุดไป่ตู้研究主要是根据小波理 论、 智能处理和模糊理论等压缩方法
1 珘 g = （ 2， 4） ， h = （ 2， 4 ） 写成 珘 g = （ 2， 4） ： （ 2 ，－ 1 ） ； 将 珘 ，－ 2 1 珘 1 h = （ 2， 4） ： （ 3 ，－ 6 ，－ 16 ， 38 ， 90 ， 38 ，－ 16 ， 6， 3） ； 1， ） ， 128 2 可得
1
引言
信息引起时间不相干； 图像中存在较为多余的相同彩色或频 谱带造成图像的不相干 。 图像数据压缩就是对这些不相干 的数据进行合理的清除 ， 尽可能的减少这些不相干数据的干 扰
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图像压缩传递是当今多媒体通信中的一项十分重要的 任务。这项技术需要保证图像在网络通道传递的过程中 ， 对 。图像数据之所 图像进行合理的编码 ， 以保证无损传递 以能被快读地在网络中传递 ， 主要因为， 图像像素中存在不 相干的数据。这些不相干的图像像素主要表现为 ： 图像中存 在大量的重复性很强的像素 ， 这些像素重复出现引起不相 干； 图像序列中存在大量的重复帧 ， 这些帧存在大量的重复
Digital Image Compression and Network transmission Algorithm based on Improved Lifting Wavelet
2 2 ZHENG Hao1， ， LIU Jian － fang1 ， MA Fei1，
（ 1． Software Institute，Pingdingshan University，Pingdingshan Henan 467000 ，China； 2． Computer School of Wuhan Universtiy，Wuhan Hubei 430000 ，China） ABSTＲACT： Aiming at the severe damaged problem of compression image by using traditional wavelet video image compression technology due to the inefficient of the characteristic of wavelet coefficient and the quantization of wavelet coefficients according to the frequency characteristic，an improved idea is proposed，namely that the CDF （ 2 ， 2 ） and CDF （ 2 ， 4 ） fast integer biorthogonal wavelet transform，to solve the contradiction of orthogonal and symmetry，and the algorithm is improved in view of the network communication node of the image resource constraints． Under the premise of the requirements of image compression data accuracy，the way of thresholding is used to establish a kind of data structure of wavelet coefficient index，so that part of the image detail component value approximation for 0 is made thresholding for a value of 0． The detail component value which value is equal 0 is abandoned from the wavelet coefficients，to complete the lossless compression of image． Through the experiment，the effectiveness and superiority of the improved image data compression method is verified， which can effectively reduce the communication amount of the image data in the network and save the energy consumption of the whole network． KEYWOＲDS： Compression algorithm； Wavelet transform； Biorthogonal wavelet
CDF（ 2 ， 2） ： 珘 g = （ 2， 2） 2 槡 （ 1 ，－ 2 ， 1） ； 珘 h = （ 2， 2） 4 2 槡 （ － 1， 2， 6， 2 ，－ 1 ） 8 CDF（ 2 ， 4） ： 珘 g = （ 2， 4） 2 槡 h = （ 2， 4） （ 1 ，－ 2 ， 1） ； 珘 4 2 槡 （ 3 ，－ 6 ，－ 16 ， 38 ， 90 ， 38 ，－ 16 ， 6， 3） 128 珘 g = （ 2， 2） ， h = （ 2， 将珘 为了保证运算过程中的简便性 ， 2 ） 写成 珘 g = （ 2， 2） ： （ 1 1 1 h = （ 2， 2） ： （ － 1， ， － 1， ） ； 珘 2， 6， 2 2 8
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j， l） 表示在图像压缩中的小波系数 ， j） 表示 式中 c（ i， 其中（ i， l 表示需要进行几级压缩 。 需要压缩的图像像素， 但是， 这种 压缩的损失很大， 没办法应用到无损压缩的条件下 。 4 ） 小波可以实现低损压缩 使用 CDF（ 2 ， 正变换
n 为自然数； 槡 2 因子必须经过相关的归一化 ， 为整数， 保证后 m， n 分别表示分解和重构时高通滤波 期处理数据的正确性 。 器的消失矩阶数。 2． 2 出 根据上 一 章 的 原 理， 对强波动的图像可以设计一种 CDF（ 2 ， 2） ， CDF（ 2 ， 4 ） 双正交小波滤波器， 其中， 对于波动部 分的小波系数可以写成 CDF（ 2 ， 2） ， CDF（ 2 ， 4 ） 快速整数双正交小波变换的提
［6 ］
。 其中， 小波处理技
收稿日期： 2014 － 09 － 12
修回日期： 2014 － 12 － 09
术是模仿人眼双目视觉过程 ， 可以有效解决分辨率差的问
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图像恢复最好的一种 题， 是当前图像压缩中， 压缩损耗最低， 压缩传递方法。但是， 这种方法存在一个较大的缺陷 。对一 些结构较为复杂的图像 ， 这种压缩方法会受到纹理特征过于 复杂的影响， 对边界信息的复杂性没有办法很好地处理 。 主 要原因在于传统的小波视频图像压缩技术在处理复杂图像 中， 小波系数在处理边界信息时 ， 没办法及时调整系数， 其频 率特性量化过程存在较大不足 ， 造成压缩图像严重受损， 需 要进行一定的改进。 提出 改 进 的 思 路， 在 传 统 小 波 算 法 的 基 础 上， 引入了 CDF（ 2 ， 2） ， CDF（ 2 ， 4 ） 快速整数双正交小波变换 ， 解决传统 小波中的正交性和对称性矛盾 ， 并针对图像资源约束的网络 通信节点对算法进行改进 。 在满足图像压缩数据精度要求 的前提下， 采用阈值化的方式， 建立一种小波系数索引的数 据结构， 使部分近似为 0 的图像细节分量值阈值化为 0 值。 将值为 0 的细节分量值从小波系数中舍弃 ， 完成图像无损压 缩