[发明专利]一种基于JPEG-LS算法的多路压缩内核并行编码的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于JPEG-LS算法的的并行压缩控制方法，属于图像压缩技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，在图像处理领域中，需要处理的数据量越来越大，提高图像处理的速度成为一个巨大的挑战；如何用最少的时间开销和最小的空间开销来完成图像传输的处理，是该领域的关键点。

通过采用高压缩比的图像压缩算法，或者采用并行压缩方案均可以提高处理速度。当采用高压缩比的图像压缩算法时，现有算法的失真度往往不能满足遥感图像的特殊性要求；目前，遥感图像的压缩算法优选无损、近无损压缩，JPEG-LS算法就是其中之一。与此同时，随着高性能并行处理系统的发展，开发图像并行处理技术，可以为提高图像处理速度提供更广阔的发展空间。

JPEG-LS是联合图像专家组制定的一种图像无损、近无损压缩的国际标准，将其应用到遥感图像的无损、近无损压缩取得了良好的效果，十分适合于遥感图像压缩；其核心算法是采纳自HP(惠普)实验室提供的LOCO-I压缩方案，主要使用了预测误差Golomb熵编码和游长长度编码等技术。

其中，JPEG-LS标准算法中规定了Near、Range、qbpp、LIMIT、T1、T2、T3等相关参数，Near表示点像素误差，Range表示ErrVal编码时钳位值(ErrVal是编码过程产生的变量)，qbpp＝ceiling(log₂Range)，LIMIT表示限制输出码流大小，T1、T2、T3表示梯度量化的阈值。

其中，JPEG-LS压缩内核的编码过程分为两种模式进行，正常模式编码和游长模式编码。编码过程中，通过因果模板进行模式选择。当模式切换进入正常编码模式，仅仅对该像素样点做完映射误差编码后，即已做完正常编码模式后跳出该模式，进入循环，重新计算梯度，并且选择编码模式。当模式切换进入游长编码模式，对后续像素样点的扫描编码不再按照先计算梯度矢量，然后判断是否进入平坦区域，而是判断待编码像素I_x与其左边邻域像素的重建值Ra的差值与Near的关系；如果差值≤Near，则继续进行游长编码模式并对当前像素编码；如果差值＞Near，则做完游长长度编码后跳出游长模式。

总之，可以通过研究基于JPEG-LS图像压缩算法的并行处理方案，以提高图像压缩的处理速度，同时也可以满足遥感图像的特殊性要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，针对JPEG-LS图像压缩标准实现时，吞吐率和处理速度不能满足实时需求，本发明提出了一种基于JPEG-LS标准算法的多路压缩内核的并行编码的控制方法，在现有基础上快速方便地完成对图像压缩高吞吐率的需求，该控制方法能够实现高速高效遥感图像压缩，具有非常好的系统扩展性。其硬件实现简单，控制有效，FPGA资源有效利用率较高，系统吞吐率和压缩处理速度几乎提高了N倍，为后续使用JPEG-LS算法提供了优势，在未来的图像压缩领域具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案如下：一种基于JPEG-LS算法的多路压缩内核并行编码的控制方法，实现步骤如下：

第一步：将图像源送来的源图像按照同样的大小进行子图像划分，并按源图像中各个像素的排列顺序，依次送出各个像素。即接收行长为H的源图像，将源图像分为N个R行和C列的子图像，并在子图像划分后，按源图像中各个像素的排列顺序，先送出每行的第一个像素，再送出每行的第二个像素，直到送出每行的最后一个像素，一直按照这样的顺序，一行接着一行送出像素至第二步；每个子图像对应一个存储深度不小于D的FIFO：Ix_FIFO和一个JPEG-LS压缩内核；其中H＝N＊C，D＝C；C为所选取的子图像的列，C在编码源图像的过程中为固定常数，C一般选取整数且

第二步：初始化N路JPEG-LS压缩内核的相关参数，所述相关参数为Near、Range、qbpp、LIMIT、T1、T2、T3等，这些参数主要用来初始化压缩内核，在N路压缩内核启动之前需要完成。如果首次编码源图像，需要在源图像帧起始之前已初始化N路JPEG-LS压缩内核的相关参数；如果首次之后编码源图像，需要根据第九步“一帧源图像编码结束”的反馈信号来初始化N路JPEG-LS压缩内核；保证每一个子图像编码前完成初始化对应的JPEG-LS压缩内核的相关参数；

第三步：接收子图像划分后的源图像，判断接收的当前像素属于的哪一个子图像，同时将接收的当前像素写入与该子图像对应的Ix_FIFO中；