[发明专利]一种高误比特率下基于离散小波变换的水声图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像压缩方法，特别涉及一种高误比特率下基于离散小波变换的水声图像压缩方法。

背景技术

水声相干通信技术传输的是图像、语言、指令和数据，要采用信源编码技术。为了快速传输图像，图像就需要压缩，而且传输时常常存在误码，通常的图像压缩方法，例如D.S.Taubman，M.W.Marcellin的文献1：“JPEG 2000Image compressionfundamentals，standards and practice，Boston：Kluwer AcademicPublichers，2003”中公开的方法是在极低的误比特率(Bit Error Rate，简称BER)下工作的，例如误比特率为10^-6，使得该方法难以用在水声信道中传输图像，因为水声中BER比较高，常常为10^-2，因此要研究高误比特率下的图像压缩方法。黄海云，朱维庆和朱敏在文献2：“水声通信中基于小波变换的图像编码研究，海洋技术，2005；24(4)：36~40”中公开的方法是基于离散小波的高BER下水下光学图像压缩方法，当BER为10^-2时，能获得可接收的图像质量。但是该文没有公开水声图像压缩方法，该文献中的方法不能直接用于水声图像压缩，原因在于水声图像的特点：水声图像是各向异性的，例如对于测深侧扫声纳图像，它的沿航向(称为垂直方向)的分辨率随距离的增加变低，垂直于航向(称为水平方向)的分辨率随距离的增加变高；两个方向分辨率相差很大，这与光学图像不同；水声图像的相关性也比光图像差。用声纳获得水声图像并进行传输属于高BER下的图像传输，是海洋高技术的重要研究内容，也是本专利介绍的内容。

综上所述，由于现有技术存在不足，就需一种高误比特率下的水声图像压缩方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高误比特率下基于离散小波变换的水声图像压缩方法。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种高误比特率下基于离散小波变换的水声图像压缩方法，包括如下步骤：

1)对图像小波系数子带能量统计分析，采用双正交CDF9/7小波基对水声图像进行三层分解得到小波系数子带能量统计表；

2)图像量化；

3)编码和译码；对三层分解后的量化系数进行压缩编码；编码的逆过程为译码过程。

进一步地，步骤1)所述水声图像每个像素按8比特量化，图像片大小为256×256像素。

进一步地，所述步骤2)中选用标量量化中的均匀量化，对不同能量的子带采用不同的量化步长。

进一步地，所述步骤3)中对量化后的系数分别进行如下处理：对能量高的子带系数进行定长编码；对能量低，包含大量零值的子带系数进行定长截断零行程(L，V)编码，即对行程数L和非零值V用固定比特数表示，然后截取最前面的多个行程编码偶；舍弃部分高频子带系数。

进一步地，所述步骤3)中编码过程包括如下步骤：(1)对子带LL3、HL3、LH3、HL2和LH2的系数进行定长编码，即对每个系数值采用固定比特数来表示；(2)将子带LH1分为16个16×16子块，每个子块取前128个零行程编码偶，行程数L和非零值V分别用2bits和3bits表示；(4)舍弃对HH3、HH2、HH1和HL1的编码；

进一步地，译码是编码的逆过程，具体包括：首先恢复出各子带小波系数，将没有进行编码的系数置为0，然后进行反量化，最后做逆离散小波变换，得到重构图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)图像质量良好：本发明基于离散小波变换，采用定长编码的方法，实现水声图像压缩，压缩后图像质量良好；

2)抗高BER：实现在高BER情况下的水声图像压缩。

附图说明

图1(a)-(c)是高分辨率测深侧扫声纳的水声图像；

图2是水声图像各子带小波系数编码图；

图3(a)-(c)是重构水声图像；

图4(a)-(d)是水声信道中传输后的重构水声图像；

其中图4(a)中BER＝4.0×10^-4，图4(b)中BER＝3.0×10^-3，图4(c)中BER＝1.0×10^-2，图4(d)中BER＝2.0×10^-2

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：