[发明专利]一种逐次更新屏蔽字的图像压缩游长编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逐次更新屏蔽字的JPEG-LS游长（Joint Photographic Expert Group-Lossless and near lossless run mode）编码方法，属于图像压缩技术领域。 

背景技术

JPEG-LS是联合图像专家组（Joint Photographic Experts Group）制定的一种图像无损、近无损压缩的国际标准，是当今无损、近无损压缩领域性能最优的算法。将其运用到遥感卫星图像的无损、近无损压缩取得了良好的效果，无损压缩比高于一般性能较强的自适应算术编码算法。JPEG-LS核心算法是采纳自HP实验室提供的LOCO-I压缩方案，主要使用了预测、游长长度编码和预测误差Golomb熵编码等技术。由于其结构简单，复杂性低，易于硬件实现，低倍率压缩性能优良等特点，而十分适合于星载遥感图像压缩。 

在卫星遥感应用中，JPEG-LS算法虽然能够实现在同等复杂度下几乎最优的压缩性能，但是由于其游长编码过程需要循环判定像素是否满足游长扫描条件。根据JPEG-LS标准建议的处理流程，游长模式下的压缩码流输出分为游长长度编码和游长结束编码。其中游长长度编码又分为根据分段码表的逐次分段编码和分段后的剩余比特编码。JPEG-LS标准仅仅提供了相关算法模块的实现的思想，且实现方法是基于软件设计的思想。有些关键的算法和思想并没有提供详细的设计方法。 

JPEG-LS标准中给出了完成游长长度编码所需要的处理流程。首先根据游长扫描处理条件统计出满足相关扫描条件的长度Runcnt。并通过循环比对，完成游长长度的第一次编码，然后取剩余游长长度Runcnt的J[Runindex]比特输出到压缩码流。 

因为JPEG-LS标准建议先进行长度统计，然后再进行长度编码，将在很大程度上增加处理延迟。虽然标准建议函数AppendToBitStream(X,Num)的功能是将数据X的Num比特添加到压缩码流中，但是并没有给出具体的实现方式。为了降低处理延迟，有效提高JPEG-LS游长长度编码的处理速度，对实现高速实时JPEG-LS压缩系统具有非常重要的现实意义。 

国内外关于JPEG-LS压缩码率的非专利文献很多，但是都没有涉及使用逐次更新屏蔽字的实现游程编码的方法。例如，中国科学院刘嘉晗等论文《高性能全流水线可控参数JPEG-LS编码器实现》一文提出了一种使用信号量集机制避免流水线的等待，保证编码器具有较高的吞吐率。 

专利申请号CN201010120398.4名称为《JPEG-LS游程编码实现方法》的中国专利公开了一种对JPEG-LS游程编码的标准流程进行了改进和优化的方法。该方法引入编码映射操作，通过比较查表操作流水线实现编码，解决原算法中多个时钟周期循环编码的问题。另外，根据游长长度残差编码采用索引值Runindex单周期更新操作，同时游长编码和残差编码采用索引值Runindex双周期更新操作，提高了编码的速度一种通过实际码率。该方法与本专利描述的方法相异。 

发明内容

本发明的技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提供了一种采用逐次更新屏蔽字的游长编码方法，本发明有效地减少了循环迭代的次数，提高图像处理速度。 

本发明的技术解决方案是： 

一种逐次更新屏蔽字的图像压缩游长编码方法，包括步骤如下： 

（1）参数初始化设置，所述参数包括游长编码屏蔽字MASKWORD，游长长度Runcnt，游长长度分段编码输出比特‘1’的个数OneNum；当前分段码表J的地址Runindex，分段码表J对应地址Runindex的值CurValue，并初始化pValue=CurValue；游长剩余长度码流输出Runbit，其中MASKWORD、 Runcnt、OneNum、Runindex、PValue和Runbit均初始化为0，进入步骤（2）； 

（2）读取待处理图像中一行像素中的一个像素IX，根据该像素对应的上下文模型值Ra、Rb、Rc和Rd计算D1=|Rd-Rb|、D2=|Rb-Rc|和D3=|Rc-Ra|，并进入步骤（3）； 

（3）游长长度Runcnt初始化为0，并判定D1≤0，D2≤0，D3≤0是否同时成立，若不成立则步骤（2）中的像素样点的处理模式为正常模式，进入步骤（11）；否则步骤（2）中的像素样点的处理模式为游长模式，进入步骤（4）； 

（4）判断|IX-Ra|≤NEAR是否成立，若成立则进行游长扫描处理进入步骤（5），否则进入步骤（10）；