[发明专利]一种基于图像变换和图像水印的数据压缩传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像变换和图像水印的数据压缩方法，属于图像处理技术领域。 

背景技术

数据传输和图像处理是目前通信领域的重要研究课题。随着科技的发展，人们对高分辨率图像的需求越来越大，数据压缩势在必行。 

数据压缩分为有损压缩与无损压缩方法，有损压缩方法压缩比比较大，但压缩后恢复图像与原图像存在一定的信息损失，只要主客观评价指标符合要求，在实际中对应用没有多大影响。无损压缩方法压缩后恢复图像与原图像不存在信息损失，但压缩比特别小，一般2倍左右，使用场合受限，不便于进行数据传输。一般高速数据传输系统采用的压缩方法大都是有损压缩方法，压缩比一般为4倍左右，对图像来说，一般峰值信噪比（PSNR）35dB以上，40dB以上效果就比较理想。 

目前图像数据压缩方法有许多，代表性的有JPEG以及JPEG2000。由于压缩标准算法功能比较多，算法与图像本身特性有关，现有的图像压缩方法对一些例如航空、航天遥感等图像来说压缩效果并不理想。在实用中只能通过降低压缩比来得到满意的图像质量。现有方法并没区别图像内容，对所有图像采用相同的压缩方法，对纹理复杂、像素连续性差的图像压缩效果非常不理想。因此，现在急需研究一种图像数据压缩方法进一步提高图像数据传输的图像压缩恢复质量。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于图像变换和图像水印的数据压缩方法，提高了图像数据传输的图像压缩恢复的质 量，同时在不影响图像压缩恢复质量、不增加传输数据量的情况下，通过图像水印方法提高了图像传输的效率，为图像的应用提供了便利。 

本发明的技术解决方案是： 

一种基于图像变换的数据压缩传输方法，包括步骤如下： 

（1）将原始载体图像分解为多幅原始载体子图像，所述多幅原始载体子图像为原始图像不重叠的分块，保持图像总数据量不变； 

（2）确定客观指标门限，对步骤（1）中的原始载体子图像按给定压缩比压缩，计算解压恢复后的子图像与压缩前的子图像的客观指标，小于客观指标门限的子图像进行函数变换，得到新的子图像进入步骤（3）；高于客观指标门限的原始载体子图像直接进入步骤（4）； 

（3）对步骤（2）中得到的新的子图像进行与步骤（2）中同样压缩比的压缩，将解压恢复的子图像进行步骤（2）中函数变换的逆变换，计算逆变换后的子图像与原始载体子图像的客观指标，若客观指标高于步骤（2）中函数变换前的客观指标，则利用步骤（2）中得到新的子图像代替原始载体子图像进行压缩传输，并进入步骤（4）；若客观指标低于或等于步骤（2）中函数变换前的客观指标，则仍利用步骤（2）中小于客观指标门限的原始载体子图像压缩传输进入步骤（4） 

（4）对步骤（2）得到的高于客观指标门限和部分小于客观指标门限的原始载体子图像与步骤（3）中得到的函数变换后的新的子图像进行合成，采用图像水印方法在其中嵌入水印以及步骤（2）中所述的函数变换的变换参数形成含水印图像； 

（5）将含水印图像进行压缩传输； 

（6）接收端接收步骤（5）中压缩的数据并解压缩获得含水印图像数据，在含水印图像数据中提取出水印以及函数变换参数，得到原始载体子图像和函数变换后的新子图像，并对该函数变换后的新子图像进行函数反变换，得到函数变换前的子图像； 

（7）对步骤（6）中函数变换前的子图像和原始载体子图像进行合成，得到原始载体图像。 

所述步骤（2）中对小于指标门限的子图像进行函数变换的具体形式为下面三种函数任意一种： 

a)Y=Y1*LOG10（1+X）,0≤Y≤Ymax； 

b)Y=Y2*Sqrt(X^p）,0≤Y≤Ymax； 

c)Y=Y3/[1+exp(-X)],0≤Y≤Ymax。 

其中X表示原始图像的像素值，Y表示经过函数变换后的图像的像素值，Ymax为经过变换后的像素值Y允许的最大值，通过参数Y1、Y2、Y3、p来调整变换后的Y值的取值范围,其中Y1、Y2、Y3、p均为大于0的实数。 

所述步骤（2）中客观指标门限根据兼容性指标进行设置，当客观指标门限设置为0时，则本方法采用原始子图像直接进行压缩，当指标门限设置为无穷大时，则本方法完全采用函数变换进行压缩。 

所述步骤（6）中进行函数反变换为步骤（3）中所用函数的反函数。 

所述步骤（2）中的客观指标指的是PSNR。