[发明专利]JPEG_LS常规编码硬件实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更进一步涉及JPEG_LS(Joint Photographic Experts Group-loSSleSS)图像压缩系统中一种高效低资源的常规编码硬件实现方法。本发明以全流水结构完成图像压缩处理，可以优化JPEG_LS常规编码硬件实现结构，提高图像处理速率，节省现场可编程门阵列的硬件资源，尤其适用于遥感图像压缩处理。

背景技术

JPEG_LS图像压缩方法广泛应用于图像压缩领域，由于其常规编码中的参数需要实时更新，更新时需要使用当前像素点计算出的误差值，而计算误差值时又要利用更新出的预测误差修正参数，这种循环结构的出现，导致JPEG_LS常规编码不易按流水结构实现。若在更新参数后再进行误差运算，在计算误差后会堆积大量的运算量，导致处理速度缓慢。

美国西门子医疗解决公司在其申请的专利“用于医学图像的基于快速JPEG_LS的压缩方法”(专利申请号：200710141738，公开号：CN101132531A)中公开了一种基于医学图像的JPEG_LS快速压缩方法。该方法提供图像数据压缩和重建技术优化，通过在图像数据压缩之前创建数据结构，实现了在图像数据压缩期间对预计算的量化值存取。同时，通过执行量化矢量到相应量化值的一对一映射，完成量化合并操作，其预测技术可以减轻相邻像素点的噪声对当前像素的影响。该专利申请存在的不足之处是：仅仅在量化和合并部分进行了优化，计算误差与更新参数部分的处理结构复杂，在更新参数后堆积大量需要处理的数据，致使处理速率缓慢，而且该方法专门应用于医学图像压缩，没有涉及到遥感图像等的压缩处理方法。

西安空间无线电技术研究所申请的专利“一种JPEG_LS图像压缩的码率控制方法”(专利申请号：201010617932.2，公开号：CN102088602A)中公开了一种JPEG_LS的码率控制方法。该专利申请通过实际码率和目标码率的累积偏差量，动态调整参数值的大小，从而使不同的图像内容经过JPEG_LS压缩后，都能以接近要求的码率进行输出。该方法将压缩编码模块与码率控制模块组成反馈环路，对分割后的子图自适应的调节参数值大小，其输出码流经过缓存控制模块后以恒定码率输出。该专利申请存在的不足之处是：仅仅涉及JPEG_LS的压缩码率控制优化实现，采用顺序执行方式，在获得更新参数后进行误差值计算，处理过程耗费大量的时钟周期，没有合理地安排每个时钟周期处理的数据量，致使个别时钟周期数据量过多，产生最差路径，导致处理速率缓慢。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于JPEG_LS常规编码的硬件实现方法。该方法通过引用反馈回路，将更新的参数实时反馈，根据每次反馈的预测误差修正参数对预测中值进行预测与修正，对每个时钟周期合理安排处理数据量，优化最差路径，提高处理速度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是将更新的参数作为反馈数据，向更新操作以前的处理级反馈更新的参数。在更新操作前，分三步实现误差的预测，第一步，获得两个像素点前的预测误差参数，通过此参数，按照预测误差参数的取值规律性，衍生出九种预测中值修正结果；第二步，获得一个像素点前的预测误差参数，按照预测误差参数的取值规律性，选取三种预测中值修正结果，分别对预测中值修正结果进行误差值运算；第三步，获得上一个像素点的预测误差参数，按照预测误差参数的取值规律性，从三个预测中值修正结果中选取一个作为误差值，实现预测过程。上述预测技术方案简化了更新参数与计算误差值之间的复杂结构，在预测误差值的第二步进行了误差值计算，合理地安排了每一个处理级的运算量，加快了处理速度。

本发明包括以下步骤：

(1)输入像素点

1a)将需要压缩的图像像素点输入到JPEG_LS编码器中；

1b)按照当前像素点与其邻近点的相应位置关系a、b、c、d，依次从随机存储器中读出当前像素点的邻近点及其对应位置关系的信息；

1c)将当前像素点的符号位信号输入到JPEG_LS编码器中；

1d)将需要压缩的图像参数更新使能信号输入JPEG_LS编码器中；

1e)将需要压缩图像的最大值信号输入到JPEG_LS编码器中；

1f)将需要压缩图像的误差范围修正值、误差范围上限值及下限值输入到JPEG_LS编码器中。

(2)获取梯度值

2a)计算梯度：将邻近点中的d值与b值相减，得到的结果记为梯度一，将b值与c值相减，得到的结果记为梯度二，将c值与a值相减，得到的结果记为梯度三；