[发明专利]基于感兴趣区域的图像序列无损压缩的编解码方法

说明书

技术领域：

本发明涉及基于感兴趣区域的图像序列的无损压缩方法，主要应用于运动图像序列。

背景技术：

视频所包含的信息量是人类感知的所有信息中最大的，但用于表示视频的数据量也是非常大的，如果不进行压缩编码，其存储与网络传输都存在很大的问题。多媒体技术和Internet的应用与发展所面临的主要问题之一就是解决对庞大的图像信息的表示、传输和存储，而解决这一问题的根本方法就是图像压缩，图像压缩就是在没有失真或者没有明显失真的前提下，将图像的位图信息转变成另外一种能将图像数据量缩减的表示形式。图像压缩分为无损压缩和有损压缩两大类，无损压缩可以无失真地重构图像信息。一些成像设备价格极其昂贵，图像的获取代价很大，实际中有些应用要求这种压缩是无损的，但是其压缩图像的压缩比很低，随着图像数据量的增长，对整幅图像都进行无损压缩这种方法不能满足实际应用中对高压缩比的要求。有损压缩可以获得较高的压缩比，但是它不能保证图像的有用信息不丢失，图像重构质量也相对较差。

在实际应用中，一幅图像中的部分信息较重要，该区域称为感兴趣区域(ROI)。在医学图像中，医生只对病变部分感兴趣，在遥感图像中，只对目标存在的区域感兴趣。基于感兴趣区域(ROI)的图像序列无损压缩方法，就是在图像的感兴趣区域采用无损压缩，从而保证了重要信息不丢失，而在其他区域为了提高图像的压缩比，则采用有损压缩，兼顾了图像质量和压缩比的要求。

JPEG-IS是ISO/ITU一新批准的图像无损压缩标准。其实早在JPEG2000中就提出来图像无损压缩的国际标准。

而针对视频的无损压缩方法标准较少，一种是单独对每一帧采用无损压缩方法，完全不考虑时间轴上的相关性，另外主要是在现有的有损压缩标准基础上，例如MPEG-2，H.264，AVS等，将其中有损的子算法去掉，实现视频的无损压缩功能。而目前的国际标准以及其它非标准压缩方法都是采用运动预测等技术来去除时间轴上的相关性的。

发明内容：

本发明的目的在于提供基于感兴趣区域的运动图像序列的无损压缩的编解码方法，在保证感兴趣区域图像信号无失真恢复的前提下，大大地提高了图像的压缩比。

本发明是通过如下步骤来完成对感兴趣区域图像序列信号进行压缩的：

感兴趣区域提取步骤：根据需要手动选择或者以图像识别的结果作为参考，在视频中确定感兴趣区域。

分块步骤：根据输入信号，对图像序列，也就是多维数据信号各个分量进行分块，在行、列以及时间轴上，选择合适的块的大小，组成一个立方体块，或者称为三维矩阵块。根据计算复杂度和方块效应及与现有标准的兼容，通常分为8×8×8的块。

矩阵变换步骤：对三维子矩阵进行四维n阶正交变换，计算出三维图像序列子块的变换系数矩阵；

熵编码步骤：对正交变换完的三维矩阵进行扫描、熵编码，得到图像序列信号三维矩阵的编码矩阵，完成对视频信号的压缩。

四维n阶正交变换哈达玛矩阵生成步骤：根据给出的低阶四维哈达玛正交矩阵，利用多维克罗内科乘积的方法，产生高阶的四维正交哈达玛矩阵。

所说的四维n阶矩阵正交变换包括：

四维n阶矩阵正变换

B_III，n＝H_IV，nA_III，nH_II，n

四维n阶矩阵逆变换

A_III，n＝H_IV，nB_III，nH_II，n

所说的四维n阶正交哈达玛矩阵，其四维二阶正交哈达玛矩阵表述如下：