[发明专利]一种基于小波变换和克隆选择算法的图像压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像压缩技术领域，特别涉及一种基于小波变换和克隆选择算法的图像压缩方法。

背景技术

当今社会已步入信息化时代，每天都有大量的信息用数字进行存储、处理和传送。其中最常见、最重要的信息之一就是数字图像。诸如可视电话、新闻图片传输、综合业务服务数字网、卫星遥感、图像传送、图片检索、军事卫星侦察、公安检查系统、民用电视、电化教学等数字图像信息在社会生活和国民经济的各个领域起着重要作用。与此同时，企业和个人对图像信息的存储、传输和交换提出了越来越高的要求。特别是在卫星通信领域里，随着卫星遥感图像分辨率的提高，其数据量急剧增长，这就为其存储和传输带来了非常大的困难。如果不对这些图像信息做适当的处理，要及时的传送它们，需要的带宽和时间都是无法想象的。基于以上的原因，信息压缩，尤其是数字图像的压缩技术已经成为了信息时代的基本技术之一，并扮演着重要角色。

现今，数字图像压缩技术正处在不断研究发展和完善的过程中，要实现图像在信道上的有效传输，特别是在卫星通信这个特殊的传输信道，要使数字图像的压缩效果和压缩效率达到十分满意的程度，仍有很多问题需要解决。所以，研究新的更高效的图像压缩理论和方法有着重大的实际应用价值。小波变换在图像压缩方面有着重要的意义，而小波图像压缩的关键和难点之一是选择适合自己应用的最佳小波基。克隆选择算法是模拟生物免疫过程的一种随机优化算法，它具有很强的全局搜索能力，并且这种搜索能力不依赖于特定的求解模型。因此，可以应用克隆选择算法来选择合适的最佳小波基。

图像压缩就是在没有明显失真的前提下，将图像的位图信息转变成另外一种能将数据量缩减的表达形式，简称为图像编码。图像之所以能被压缩编码，是因为图像信息中存在着冗余，因此可以通过去除冗余信息来实现对图像的压缩。编码实体是像素或像素块，以消除数据相关冗余为目的，由此产生的JPEG、MPEG-1、MPEG-2、H.261及H.263等编码国际标准已经获得了很大的成功。

小波分析是傅立叶分析发展史上的一个里程碑，被誉为“数学显微镜”。作为一种多分辨率分析方法，小波分析具有很好的时频局部化特性，特别适合按照人眼视觉特性设计图像编码方法，也非常有利于图像信号的渐进传输，被认为是进行高压缩比图像编码的最佳选择之一。在实际应用中，基于小波变换的图像编码，在压缩比和编码质量方面均优于传统的基于块DCT（Discrete Cosine Transform）变换编码。目前，小波分析已经在静态和动态图像压缩领域得到广泛的应用，并且已经成为某些图像压缩国际标准(如JPEG2000，MPEG-4)的重要环节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于小波变换和克隆选择算法的图像压缩方法，本方法使图像压缩效率高，编码质量优。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于小波变换和克隆选择算法的图像压缩方法，包括依次相连的图像数据采集模块、LVDS转TTL模块、同步FIFO模块、图像缓存模块、FPGA图像数据压缩模块和图像显示模块，所述的图像压缩方法包括以下步骤:

1）所述图像数据采集模块采集外在图像信息并将其发送到LVDS转TTL模块；

2）所述LVDS转TTL模块对采集到图像信息进行信号转换；

3）所述同步FIFO模块将LVDS转TTL模块转换后的图像信号存储到SDRAM图像缓存模块；

4）所述FPGA图像数据压缩模块对SDRAM图像缓存模块中的预处理图像信息进行压缩编码处理；

5）所述图像显示模块对FPGA图像数据压缩模块中重新编码压缩的图像信息进行显示。

所述步骤4）中的FPGA图像数据压缩模块包括图像采集编码模块、SRAM缓存模块、小波变换模块、克隆选择算法模块、显示控制模块，所述的FPGA图像数据压缩模块的压缩编码处理方法包括以下步骤

（a）所述图像采集编码模块采集SDRAM图像缓存模块中的图像信息并将其缓存在SRAM缓存模块中；

（b）所述小波变换模块对存储在SRAM缓存模块中的图像信息进行小波变换；

（c）所述克隆选择算法模块选择出图像信息在小波变换模块中进行小波变换中的最佳小波基，并将其传递至小波变换模块和SRAM缓存模块中；

（d）所述显示控制模块获取SRAM缓存模块中重新编码压缩的图像数据并将其传递至图像显示模块。

有益效果