一种JPEG-LS图像压缩的码率控制方法

摘要

一种用于JPEG-LS图像压缩的码率控制方法，该方法通过实际码率和目标码率的累计偏差量，动态的调整参数NEAR值的大小，从而使不同的图像内容经过JPEG-LS压缩后，都能够以接近要求的码率进行输出。该方法不但收敛速度快，易于实现，可以较准确的控制JPEG-LS的输出码率，而且还能保证较好的压缩性能。根据该方法，设计了其对应的硬件实现方式，其中压缩编码模块和码率控制模块组成一个反馈环路，对分割后的子图自适应的调节参数NEAR值的大小，输出的压缩码流首先要经过缓存控制模块进行缓存后，再以恒定的码率输出，实验证明，该硬件实现不但简单有效，控制稳定，而且恢复图像质量较好。

主权项

1.一种JPEG-LS图像压缩的码率控制方法，其特征在于步骤如下：(1)将输入的JPEG-LS图像按照同样的大小进行子图划分，子图大小为r*c，即有r行和c列的像素，且子图大小满足每个子图对应一个动态调整因子NEAR，且每个子图均是一个独立的处理单元；所述动态调整因子NEAR为图像质量恢复所允许的最大误差；(2)根据目标压缩比和输入的JPEG-LS图像确定动态调整因子NEAR的初始值initial_NEAR、最小值Min_NEAR和最大值Max_NEAR；动态调整因子NEAR的最小值Min_NEAR和最大值Max_NEAR确定下来之后，在输入的JPEG-LS图像进行压缩的过程中为固定常数；(3)根据得到的动态调整因子NEAR，对当前子图进行JPEG-LS压缩编码，计算目标压缩比与当前压缩比的累积偏差量E(i)；(4)通过如下公式确定动态调整比较阈值t1和t2：$t1=\underset{t=0}{\overset{n}{\Sigma }}\mathrm{CCR}(i-t)/\mathrm{CR}*\alpha ,$$t2=\underset{t=0}{\overset{n}{\Sigma }}\mathrm{CCR}(i-t)/\mathrm{CR}*\beta ,$其中，CR为目标压缩比，α，β为门限系数且α＝1/8，β＝1/32，CCR(i-t)为第i-t个子图的实际压缩码流量，当t＝0时，CCR(i)为第i个子图的实际压缩码流量，i为非负整数；n是动态调整因子NEAR调整数值的调整次数，且n为非负整数，初始值为0；(5)根据步骤(3)中得到的累积偏差量E(i)和步骤(4)中得到的t1、t2，通过公式计算动态调整因子NEAR的更新值；其中，ΔQ为调整步长，且NEAR(i)为第i个子图所取的动态调整因子NEAR的值，NEAR(i-1)为上一个子图，即第i-1个子图所取的动态调整因子NEAR的值，initial_NEAR为动态调整因子NEAR的初始值，n是动态调整因子NEAR调整数值的调整次数，N为累计频数，且N≥16，其中，R*C表示连续调整的输入图像的大小为R行×C列，R＝4096，C表示图像的幅宽为C列，与步骤(1)中所述输入的JPEG-LS图像的幅宽一致；(6)根据步骤(5)中得到的第i个子图所取的动态调整因子NEAR的值NEAR(i)，通过如下公式对NEAR(i)进行钳位，之后进入步骤(7)；$\mathrm{NEAR}\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Max}\_\mathrm{NEAR},\mathrm{NEAR}\left(i\right)>\mathrm{Max}\_\mathrm{NEAR}\\ \mathrm{Min}\_\mathrm{NEAR},\mathrm{NEAR}\left(i\right)<\mathrm{Min}\_\mathrm{NEAR}\end{array}\right.,$其中，Min_NEAR为动态调整因子NEAR的最小值，Max_NEAR为最大值；(7)对调整次数n进行如下操作：将n+1赋值给n，即n＝n+1，之后进入步骤(8)；(8)判断n是否等于N，若n＝N，则令n＝0，转到步骤(2)，若n≠N，则转到步骤(3)。