[发明专利]一种基于可控参数压缩加密算法的图像无损压缩方法

说明书

所属领域

本发明涉及计算机信息技术领域，具体地涉及图像压缩领域。

背景技术

图像压缩分为无损压缩和有损压缩，各自有不同的应用领域，因为无损压缩能够更好的保存原始图像信息，无损压缩或者近无损压缩在一些场合下，比有损压缩更具运用意义，同时，为了提高图像在传输过程中的安全性，需要对图像进行加密处理。同时加密处理还能避免图像在传输过程中造成的数据丢失或者改变，所以，现在图像无损压缩或近无损压缩与加密技术结合逐渐成为一个新研究方向。

现今图像的无损压缩有很大的缺点，一是不能得到较高的压缩比，造成了高精密图像传输的压力；二是，图像在传输和交换过程中，图像信息容易丢失或者被改变，重建图像误差大，失去了无损压缩的初衷，所以保持良好的图像重建质量和传输过程中的安全性并实现图像高压缩比，是现在研究的方向。

发明内容

针对上述不足之处，本发明要解决的问题是提出一种无损压缩加密算法，对JPEG-LS压缩比控制的图像近无损压缩加密算法。

本发明的目的是：防止图像信息在解压或压缩过程中由于外部干扰等信息造成图像数据的损失。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案是一种基于可控参数压缩加密算法的图像无损压缩方法，该方法的实现过程如下：首先，将图像I(x，y)进行一维小波变换分解为高频子带和低频子带，对两个子带进行边缘自适应处理，图像经过处理后合成图像I`(x，y)。按JPEG-Ls算法对图像的第一行进行编码，在对上一图像块压缩过程中，收集当前图像块的压缩比，调整失真参数，从而对下一图像子块进行调整，使压缩收敛到既定的压缩比，实现以压缩比控制压缩过程。对码流采生成随机序列，然后处理随机序列生成随机秘钥流，以此秘钥流对图像子块压缩码流进行加密，循环往复，实现对整个图像的加密压缩。

本发明的有益效果是：本方法实现的图像的压缩比控制，提高了高压缩率，并且保证了图像在传播过程中的安全性，能够抵御熵、差分等造成的误差，而且 由于加密过程不是独立的，与编码一并完成，并不影响压缩效率。相对于现在的无损压缩方法，该方法能够得到更高的安全性，保证了重建图像的质量，并且节省存储空间和不影响压缩效率。

附图说明

图1：本发明的详细流程图

图2：传统的JPEG-LS算法压缩过程图

图3：一维小波变换分解合成示意图

图4：JPEG-LS融合一维小波变换示意图

图5：压缩比控制模块植入后流程图

图6：加密编译模式流程图

具体实施方式

本发明将图像先经过一维小波变换分解为高低频图像子带，然后对各子带进行边缘自适应预测处理得到连续性更好的模拟图像，此模拟图像按JPEG-Ls算法对图像的第一行进行编码，然后通过压缩比控制，在对上一图像块压缩过程中，收集当前图像块的压缩比，用此精细的调整失真参数，从而对下一图像子块进行调整，使压缩收敛到既定的压缩比，实现以压缩比控制压缩过程。对码流采生随机序列，然后处理随机序列生成随机秘钥流，以此秘钥流对图像子块压缩码流进行加密，循环往复，实现对整个图像的加密压缩。

以下，结合图1到图6对本发明进行详细说明

一、JPEG-LS算法

JPEG-LS算法压缩过程，如图2所示，是针对连续色调图像的无损/近无损压缩标准(ISO-14495-1/ITU-T.87)，该标准是基于LOCO-I算法。由预测器和编码器组成，预测器由中值边缘预测、残差计算和量化器组成，编码器由游长编码和Golomb组成，待编码像素局部梯度为D₁、D₂、D₃(D₁＝R_d-R_b，D₂＝R_b-R_c，D₃＝R_c-R_a，其中R为点位置的像素估计值)与失真控制参数u的关系决定后续编码，若像素局部梯度在失真控制参数u范围内，则进入流程模式，否则进入常规模式。

常规模式：

1)为减少上下文的数据数量，对梯度进行量化，合并为Q(Q为区间[0，364]内的整数)。

2)计算残差e＝sign(I_x-P_x)-β，sign＝{-1,1}。

3)对残差进行Golomb编码。

4)更新记录上下文的4个统计参数A[Q]、B[Q]、C[Q]、N[Q]。