WBCT变换的SPIHT图像压缩算法的改进

基于二进制小波变换和改进SPIHT算法的图像编码方法李晓兵;潘泓;夏良正
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2010(39)2
【摘要】提出了一种基于二进制小波变换和改进SPIHT算法的图像编码方法.二进制小波变换将图像从实数域变换到实数域,消除像素之间的空间冗余性,得到了具有整数准确度的紧致描述.针对传统SPIHT算法解码图像视觉效果差的缺点,提出了改进方法.根据图像分析结果,将二进制小波变换变换系数按视觉重要性重新排序,通过对视觉重要系数优先编码,把量化误差集中在视觉不敏感区域,从而在不影响编码率失真性能的同时,有效地提高了解码图像的视觉效果.实验结果表明,和其它流行的编码算法相比,本文算法对不同性质的图像具有最优的编码性能和视觉效果.
【总页数】6页(P340-345)
【关键词】图像处理;二进制小波变换;视觉编码;SPIHT算法
【作者】李晓兵;潘泓;夏良正
【作者单位】东南大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种基于SPIHT和匹配追踪的图像编码方法——SPMP算法 [J], 牛建伟;高宾;沈思思
2.基于快速提升小波变换的改进型SPIHT算法在图像压缩中的应用 [J], 向泽智;张兆宁
3.基于改进提升小波变换SPIHT的图像压缩算法 [J], 丁晓峰;何凯霖
4.基于改进二进制小波变换的图像边缘检测算法 [J], 郭连喜;郭显久
5.提升小波变换结合改进的SPIHT算法实现图像压缩 [J], 刘伟杰;王雪涛
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第３９卷　第１１Ａ期２０１２年１１月计算机科学Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＳｃｉｅｎｃｅＶｏｌ．３９Ｎｏ．１１ＡＮｏｖ　２０１２本文受中央高校基本科研业务费专项资金（ＣＨＤ２０１１ＪＣ１７０），长安大学基础研究支持计划专项基金，长安大学创新团队项目资助。

白　璘（１９８１－），男，博士，讲师，主要研究方向为信号处理、高光谱图像处理、数据压缩，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂａｉ１９８１＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ；刘盼芝（１９８０－），女，博士，讲师，主要研究方向为信号处理、数据融合；李　光（１９８２－）男，博士，讲师，主要研究方向为计算机科学、数据挖掘。

一种基于Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换的高光谱图像压缩算法白　璘　刘盼芝　李　光（长安大学电子与控制工程学院　西安７１００６４）　摘　要　提出了一种基于Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换的高光谱图像压缩算法，其将多尺度几何分析用于高光谱图像的空间去相关，在进行有损压缩时有效地保存了高光谱图像丰富的纹理信息。

该算法首先对高光谱图像的每一个波段图像进行基于小波的Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换，然后用前一波段的变换系数预测当前波段，最后对预测误差进行ＳＰＩＨＴ编码，形成嵌入式码流。

实验结果表明，提出的基于Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换的高光谱图像压缩算法其压缩效果优于对比算法，且能较好地保留高光谱图像的纹理信息。

关键词　高光谱图像压缩，多尺度几何分析，Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ，ＳＰＩＨＴ编码中图法分类号　ＴＮ９１１，ＴＰ７９ 文献标识码　Ａ　Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｉｍａｇｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ　ＴｒａｎｓｆｏｒｍＢＡＩ　Ｌｉｎ　ＬＩＵ　Ｐａｎ－ｚｈｉ　ＬＩ　Ｇｕａｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｅｓ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｅ　ｓｐａｃｅ　ｄｅ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｗａｖｅｌｅｔ　ｂａｓｅｄ　ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｏｎ　ｅａｃｈ　ｂａｎｄ　ｏｆ　ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｅｓ，ｔｈｅｎ　ｐｒｅｄｉｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂａｎｄ　ｂｙ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ｂａｎｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ＳＰＩＨＴ　ｃｏｄｅｒ　ｕｓｅｄ　ｏｎ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｅｒｒｏｒ　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄａｔａ　ｓｔｒｅａｍ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏ－ｐｏｓｅｄ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｗｅｌｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｔａｉｎ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｅ　ｔｅｘｔｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｍａｇｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ，ＳＰＩＨＴ　ｃｏｄｅｒ　１　引言成像光谱技术是２０世纪８０年代初发展起来的一种新型遥感技术。

基于小波SPIHT的联合信源信道编码及一种改进设计摘要分析了一种传输小波SPIHT编码图像的联合信源信道编码方法和方法的一种改进设计，该方法是一种基于分层编码和小波SPIHT算法的联合编码方法，而改进的设计针对SPIHT 编码码流重要性的不同而进行不同程度的保护，并利用无线信道的时变特性自适应地调整信源和信道编码速率,从而在不增加额外带宽的前提下有效地提高了系统的性能和可靠性。

在瑞利信道和GE信道下的仿真表明本方法与前文献中提出的EEP方法以及UEP方法相比，在信道条件恶劣的情况下，能够明显提高恢复图像的质量。

关键词分层编码； SPIHT；联合信源信道编码Joint Source Channel Coding and an Improved Design Basedon Wavelet SPIHTAbstract This paper analyses the transmission of a coded image wavelet SPIHT the joint source and channel coding method and an improved design of the method, and the method of joint coding method is based on a hierarchical coding algorithms and wavelet SPIHT. The improved design protects against the different varying degrees of coding for SPIHT Bitstream importance and use time-varying characteristics of the wireless channel to adjust adaptively to source and channel coding rate, resulting in effectively enhancing the system's performance and reliability without additional bandwidth. In Rayleigh channel and GE channel simulation show that in the poor channel conditions the method proposed in the paper can improve the quality of the image restoration more significantly than the method in documents on EEP and UEP.Key Words HDM hierarchical coding; SPIHT; joint source channel coding1.引言信息论是一门研究信息传输、存储和处理的科学，作为严谨、庞大的理论体系，虽然其枝蔓众多、内容丰富，但如何提高系统信息的有效性和可靠性，却始终是它的中心课题。

基于SPIHT算法的医学图像无失真压缩的关键技术。

目前，二维图像的压缩标准有JPEG、GIF及采纳了小波变换的JPEG2000等。

医学图像具有特别性，它普通不允许走失实用的详情信息。

传统的DCT（Discrete Cosine Transform，离散余弦变换）和第一代小波在图像变换后会产生浮点数，因而必需对变换后的数据举行量化处理，这样就会产生不同程度的失真。

可见，量化器的设计是打算图像保真度的关键环节。

因为其次代小波采纳提升办法能够实现整数变换，因而能够实现图像的无损压缩，明显，它是一种很适于医学图像的压缩办法。

2 SPIHT算法基于分层树的集合划分算法（Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT）改进了内嵌零树编码算法（EZW）。

在对图像举行小波变换后，它更有效地利用了不同尺度子带重要系数间的相像性。

它展现出良好的特性：不依靠傅立叶变换而在空间域中构造小波；较高的PSNR（Peak Signal Noise Ratio，峰值信噪比）保证了良好的重临图像质量；整数运算利于实现实时迅速编解码和网络传输；图像码流的逐渐展现便于用户上网检索感爱好的图像。

SPIHT算法对图像信息采纳如下的编码步骤。

首先，定义三个队列：不显著性系数队列LIP，显著性系数队列LSP和不显著性集合队列LIS。

设，O（i，j）表示节点（i，j）的挺直节点的集合；D（i，j）表示节点（i，j）的子节点集合；L（i，j）表示子节点中排解挺直节点后的集合。

在队列中，每个元素由一个坐标唯一识别，它在LIP和LSP中代表孤立系数（无子节点的根节点），在LIS中代表第一类元素的D（i，j）或者其次类元素的L（i，j）。

对某个阈值T举行显著性测试。

将大于T的元素移入LSP，并在LIP队列中移除该元素。

对LIS也举行同样的测试，将显著的元素移入LSP，第1页共2页。

无损图像编码中基于SPIHT的一种改进算法
王帅;张仕俊;徐智福
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2010(027)002
【摘要】为了尽可能地增加图像无损压缩编码的效率,在嵌入零树小渡(EZW)算法和分层树集合分割排序(SPIHT)算法的基础上,增加了一个对A类型直接后继子孙的检测,使得重要父系数的产生依赖于非直接后继节点,并增加-C类型集来对不重要直接子孙集进行单独的分类.当检测到重要集合的数目明显大于不重要集合的数目时,对A,B或C类型的检测就可以省去.实验结果证明,无论是灰度图像或者是彩色图像,改进的算法都比传统的SPIHT算法有明显的优越性.
【总页数】5页(P32-35,53)
【作者】王帅;张仕俊;徐智福
【作者单位】杭州电子科技大学通信与信息系统研究所,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学通信与信息系统研究所,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学通信与信息系统研究所,浙江,杭州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.4
【相关文献】
1.一种基于SPIHT和匹配追踪的图像编码方法——SPMP算法 [J], 牛建伟;高宾;沈思思
2.基于混合域的改进SPIHT图像编码算法 [J], 王学春;刘申晓;常朝稳
3.基于SPIHT算法的改进ROI图像编码 [J], 罗明凤;滕奇志;何小海
4.一种改进的SPIHT图像编码算法 [J], 秦琴;滕奇志;罗代升;余艳梅;吴晓红
5.基于二进制小波变换和改进SPIHT算法的图像编码方法 [J], 李晓兵;潘泓;夏良正
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一种改进的基于零树集合的小波图像压缩算法
王嘉;余松煜
【期刊名称】《数据采集与处理》
【年(卷),期】2000(015)001
【摘要】提出了一种新的基于零树和集合的图像压缩方法,它是对SPIHT方法的改进.SPIHT算法是Amir Said和W.A.Pearlman提出的一种高效的压缩算法,其性能优于EZW算法,它在不同比特平面上对幅值较大的元素首先进行编码,从而使重建图像令人满意时,例如30 dB以上时,达到较高的压缩比.本文认为,在SPIHT中,不同情况下的比特分配有一些不尽合理之处.本文根据大量图像的统计特性得出更合理的比特分配,并据此重新定义了象素集合,提出新的算法过程.该算法较SPIHT算法为优.
【总页数】5页(P18-22)
【作者】王嘉;余松煜
【作者单位】上海交通大学图像通信与信息处理研究所,上海,200030;上海交通大学图像通信与信息处理研究所,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.8
【相关文献】
1.基于改进零树小波的图像压缩算法在舰船故障远程诊断中的应用 [J], 郭文勇;孙怡;濮怀宇
2.一种改进的零树小波编码图像压缩算法 [J], 张建军;姚晓波
3.基于小波零树结构的图像压缩算法的改进与实现 [J], 王虹;张昱
4.一种改进的零树小波图像压缩算法 [J], 夏勇;田捷;戴汝为
5.基于改进的嵌入式零树小波变换的图像压缩算法 [J], 洪歧;宋涛;曹亮;王鹏;唐磊;张飞
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一种改进的无表零树编码的图像压缩方法
王娜;贾传荧
【期刊名称】《电子学报》
【年(卷),期】2003(031)006
【摘要】本文对SPIHT算法进行了改进,得到一种在编码和解码过程中都不用链表的小波零树编码方法,称为改进的无表零树编码.这种编码方法大大地减少了内存消耗,降低了编码复杂度,提高了编码速度.实验表明,在相同压缩比下本文算法比LZC 算法提高了0.66dB,因此为硬件实现图像压缩编码提供了一种有效的方法.
【总页数】3页(P879-881)
【作者】王娜;贾传荧
【作者单位】大连海事大学交通信息工程与控制实验室,辽宁大连,116026;大连海事大学交通信息工程与控制实验室,辽宁大连,116026
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.81
【相关文献】
1.基于整数小波变换和改进零树编码的图像压缩方法 [J], 杜承进;叶海建;梅树立;杨莉
2.一种改进的图像自适应零树编码方法 [J], 彭进业;俞卞章;张烨;刘宏兵
3.一种改进的基于零树编码的小波压缩图像算法 [J], 刘利章;史浩山;刘晨亮
4.一种改进的无链表小波零树编码算法 [J], 唐强;孙发鱼;于敏
NIC:一种同时支持无失真及高保真的图像压缩方法 [J], 唐剑琪;赵德斌;高文
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基于改进算法的图像压缩技术研究一、研究背景随着互联网技术的高速发展，图像数据成为人们工作、生活中不可或缺的一部分。

然而，随着数据量的不断增加，图像数据的存储和传输成为必然问题，如何将大量的图像数据压缩并且保证质量，成为了一个重要的研究方向。

因此，本文将从改进算法的角度，对图像压缩技术进行研究探讨。

二、图像压缩技术的基础图像压缩技术是将原始图像数据经过编码处理后，达到减少数据量的目的，使其满足特定的压缩比要求，并在解码时尽量减少失真的一种技术。

其中主要有无损和有损两种压缩方式。

无损压缩保证了压缩后数据的完整性和精度，压缩率较低，一般用于需要完全还原数据的场合，如医学图像等；有损压缩则在压缩率较高的情况下，部分丢失了图像的信息，但对人眼视觉的影响相对较小，主要用于普通场合的数据传输和存储。

图像压缩技术常用的算法分为两类：基于变换的压缩算法和基于预测的压缩算法。

其中，基于变换的压缩算法较为常见，其包括离散余弦变换（DCT），离散小波变换（DWT），正交匹配追踪算法（OMP）等。

这些算法都是通过对图像进行变换，同时舍去变换后系数的一些低频成分，达到压缩的目的。

基于预测的压缩算法则是通过预测图像下一个像素的值来实现压缩，其中比较有代表性的是自适应预测差分编码算法（ADPCM）等。

这些算法的优点是压缩速度较快，但缺点是易受到坏像素影响，对噪声和抖动不够稳定等。

三、改进算法的研究随着图像压缩技术的不断完善和发展，人们对图像压缩算法提出了更高的要求，主要从提高压缩率、保证图像质量、减少失真等角度考虑。

基于这些要求，一些改进算法被提出来，包括小波包变换算法（WPT），改进的残差编码算法（RAC）等。

小波包变换算法是在小波变换基础上的改进，通过将小波变换的结果展开为多个维度，再选择合适的系数，可以达到更高的压缩率和较好的图像质量。

与DWT相比，WPT不仅具有更好的局部时频特性，而且在图像分析及特征提取方面具有更多优势。

一种改进的小波变换图像压缩方法
张培珍;杨根源;平殿发;徐圣良
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2008(028)010
【摘要】针对传统小波变换过程复杂的缺点和SPIHT算法编码过程重复运算、存储量大的问题,提出了一种改进的小波变换图像压缩方法.该方法首先对纹理丰富的图像进行3级小波变换,再对高频子带通过小波树分类器分为低频树和高频树.最后对最低频子带进行差值脉冲编码调制(DPCM),对低频树和高频树分别进行SPIHT 和自适应算术编码(MQ).仿真结果表明,在压缩比相同的情况下,该方法不仅能够在几乎不降低图像恢复质量的前提下提高了编码速度.而且能够降低存储空间的消耗.压缩整体性能明显要优于SPIHT算法.
【总页数】4页(P86-89)
【作者】张培珍;杨根源;平殿发;徐圣良
【作者单位】海军航空工程学院研究生管理大队,烟台,264001;海军航空工程学院指挥系,烟台,264001;海军航空工程学院研究生管理大队,烟台,264001;海军航空工程学院研究生管理大队,烟台,264001
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.81
【相关文献】
1.基于整数小波变换和改进零树编码的图像压缩方法 [J], 杜承进;叶海建;梅树立;杨莉
2.一种基于小波变换的图像压缩方法 [J], 陈善学
3.一种基于整数小波变换的图像无损压缩方法 [J], 唐良瑞;蔡安妮;孙景鳌
4.一种基于小波变换的图像压缩方法 [J], 吴继明
5.一种基于小波变换的图像压缩方法与实现 [J], 谭艳梅
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一种改进的SPIHT图像编码方法
邱自华;陈宇拓;韦冰;丁灿剑
【期刊名称】《计算机与数字工程》
【年(卷),期】2007(035)004
【摘要】对小波图像压缩的SPIHT算法进行了改进,改进算法不再使用链表而是使用两个简单的位图,其占用内存和LZC算法相同而易于硬件实现,改进算法克服了LZC的深度优先搜索的缺点而具有和SPIHT一样的广度优先搜索策略.在同压缩比下,其重构峰值信噪比PSNR比LZC高0.70左右,和SPIHT相当.
【总页数】4页(P122-125)
【作者】邱自华;陈宇拓;韦冰;丁灿剑
【作者单位】中南林业科技大学计算机科学学院,长沙,410004;中南林业科技大学计算机科学学院,长沙,410004;中南林业科技大学计算机科学学院,长沙,410004;中南林业科技大学计算机科学学院,长沙,410004
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.81
【相关文献】
1.一种改进SPIHT算法的图像压缩算法 [J], 齐育彬;陈光喜
2.无损图像编码中基于SPIHT的一种改进算法 [J], 王帅;张仕俊;徐智福
3.一种基于SPIHT和匹配追踪的图像编码方法——SPMP算法 [J], 牛建伟;高宾;沈思思
4.一种基于改进SPIHT的图像压缩算法研究 [J], 李跃明
5.基于二进制小波变换和改进SPIHT算法的图像编码方法 [J], 李晓兵;潘泓;夏良正
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