用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法

摘要

该发明涉及用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，特别是应用于符合联合图像专家组（JPEG）2000图像压缩标准的、具有高效率低存储特点的，基于5/3提升结构的二维离散小波变换交织扫描方法。该发明突破了传统的光栅扫描方法所采用的先行后列的数据读入方式，按照行列交织扫描方法读入图像数据，使得5/3提升结构离散小波变换过程中处理，水平方向一维离散小波变换输出的低频系数无需存储，仅需缓存N个高频系数，便可同时进行垂直方向一维离散小波变换，同时输出四个频率子带的小波系数。相对于传统最优的设计方案，该发明将内部存储器的消耗降低了50%。

主权项

一种用于图像压缩的提升结构二维离散小波变换交织扫描方法，其特征在于按照行列交织的顺序读入N行N列图像数据，同时进行水平方向和垂直方向的5/3提升结构一维离散小波变换，其处理完成N行N列大小的图像仅需N个存储单元，其中N是自然数；所述的按照行列交织的顺序读入N行N列的图像数据，是指从第0行第0列开始，读取第0行第0列图像数据X(0,0)、第0行第1列图像数据X(0,1)、第0行第2列图像数据X(0,2)进行水平方向一维离散小波变换，采用公式1和公式2算得第0行第0列高频系数H(0,0)、第0行第0列低频系数L(0,0)；公式1和公式2中，m和n都是小于等于N的自然数： H ( m , n ) = X ( m , 2 n + 1 ) - [ X ( m , 2 n ) + X ( m , 2 n + 2 ) 2 ] 公式1 L ( m , n ) = X ( m , 2 n ) - [ H ( m , n - 1 ) + H ( m , n ) + 2 4 ] 公式2 HH ( m , n ) = H ( 2 m + 1 , n ) - [ H ( 2 m + n ) + H ( 2 m + 2 , n ) 2 ] 公式3 HL ( m , n ) = H ( 2 m , n ) - [ HH ( m - 1 , n ) + HH ( m , n ) + 2 4 ] 公式4 LH ( m , n ) = L ( 2 m + 1 , n ) - [ L ( 2 m , n ) + L ( 2 m + 2 , n ) 2 ] 公式5 LL ( m , n ) = L ( 2 m , n ) - [ LH ( m - 1 , n ) + LH ( m , n ) + 2 4 ] 公式6将H(0,0)存入内部存储器；换行读取第1行第0列图像数据X(1,0)、第1行第1列图像数据X(1,1)、第1行第2列图像数据X(1,2)进行水平方向一维离散小波变换，算得高频系数H(1,0)、低频系数L(1,0)并将H(1,0)存入内部存储器；按此方法逐行读入数据并进行转换直至第N行，并将相应的高频系数H(m,0)存入内部存储器；返回第0行，换列读取第0行第2列数据X(0,2)、第0行第3列数据X(0,3)、第0行第4列数据X(0,4)进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(0,1)后，从内部存储器中读取H(0,0)用来计算L(0,1),之后将H(0,1)存入内部存储器并覆盖掉H(0,0)；然后跳转到第1行读取第1行第2列数据X(1,2)、第1行第3列数据X(1,3)、第1行第4列数据X(1,4)进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(1,1)后，从内部存储器中读取H(1,0)用来计算L(1,1),之后将H(1,1)存入内部存储器并覆盖掉H(1,0)；按此方法逐行读取数据并进行转换直至第N行，并将原内部存储器中的H(m,0)逐个更新为H(m,1)；返回第0行，循环进行以上操作，按照这种行列交织的方法读取全部图像数据进行计算；所述同时进行水平方向和垂直方向的5/3提升结构离散小波变换，是水平方向一维离散小波变换所产生的高频系数H(m,n)和低频系数L(m,n)是按照垂直方向逐列输出的；只需用三个寄存器缓存高频系数H(m,n)，便可用公式3和公式4进行垂直方向一维离散小波变换，生成甚高频子带小波系数HH(m,n)和高低频子带小波系数HL(m,n)；与此同时，用三个寄存器缓存低频系数L(m,n)，便可用公式5和公式6进行垂直方向一维离散小波变换，生成低高频子带小波系数LH(m,n)和甚低频子带 小波系数LL(m,n)；即同时计算出四个频率子带的变换结果，从而完成5/3提升结构二维离散小波变换；所述的处理完成N行N列大小的图像仅需N个存储单元，是指从第0行第0列开始，读取第0行第0列图像数据X(0,0)、第0行第1列图像数据X(0,1)、第0行第2列图像数据X(0,2)进行水平方向一维离散小波变换，算得H(0,0)、L(0,0)并将H(0,0)存入内部存储器；换行读取第1行第0列图像数据X(1,0)、第1行第1列图像数据X(1,1)、第1行第2列图像数据X(1,2)进行水平方向一维离散小波变换，算得H(1,0)、L(1,0)并将H(1,0)存入内部存储器；按此方法逐行读入数据并进行转换直至第N行，并将N个高频系数H(m,0)存入内部存储器；返回第0行，换列读取第0行第2列数据X(0,2)、第0行第3列数据X(0,3)、第0行第4列数据X(0,4)进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(0,1)后，从内部存储器中读取H(0,0)用来计算L(0,1),之后将H(0,1)存入内部存储器并覆盖掉H(0,0)；然后跳转到第1行读取第1行第2列数据X(1,2)、第1行第3列数据X(1,3)、第1行第4列数据X(1,4)进行水平方向一维离散小波变换，计算出H(1，1)后，从内部存储器中读取H(1,0)用来计算L(1,1),之后将H(1,1)存入内部存储器并覆盖掉H(1，0)；按此方法逐行读取数据并进行转换直至第N行，并将原内部存储器中的N个H(m,0)逐个更新为N个H(m,1)；返回第0行，循环进行以上操作，按照这种行列交织的方式读取全部图像数据进行完水平方向一维离散小波变换；水平方向一维离散小波变换所产生的高频系数H(m,n)和低频系数L(m,n)是按照垂直方向逐列输出的，只需用三个寄存器缓存高频系数，便可用公式3和公式4进行垂直方向一维离散小波变换，生成甚高频子带小波系数HH(m,n)和高低频子带小波系数HL(m,n)；与此同时，用三个寄存器缓存低频系数，便可用公式5和公式6进行垂直方向一维离散小波变换，生成低高频子带小波系数LH(m,n)和甚低频子带小波系数LL(m,n)；即同时计算出四个频率子带的二维离散小波变换结果；在整个变换过程中，仅需N个存储单元。