[发明专利]基于稀疏编码的码率控制的图像压缩方法、系统及装置

说明书

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及了一种基于稀疏编码的码率控制的图像压缩方法、系统及装置，旨在解决现有遥感图像压缩码率不易控制且码率分配不合理，导致遥感图像压缩效率低，压缩后图像重建质量低的问题。本发明包括：将待编码图像划分为设定大小，并进行编码参数设定；提取图像块均值并进行量化和熵编码；每次更新图像实际编码码率后，与设定目标码率进行比较，并根据比较结果确定下一步操作；每次迭代编码时，选取复杂度较高的图像块进行稀疏编码，其数量由当前图像实际编码码率、设定目标码率和系数共同决定；在设定的编码码率下完成图像编码。本发明编码码率精准可控，分配合理并能动态调整，可以实现图像的高效、高质量压缩。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及了一种基于稀疏编码的码率控制的图像压缩方法、系统及装置。

背景技术

近年来，随着遥感成像技术的迅速发展，遥感图像的空间和光谱分辨率都获得了显著提高，遥感数据也呈现出几何数量级增长的趋势，给有限的传输带宽以及存储空间都带来了沉重的压力。图像压缩技术通过去除冗余信息减少图像数据量，为缓解该问题提供了有效的途径。

根据压缩前后有无信息的损失，图像压缩方法可分为两大类：有损压缩和无损压缩。无损压缩可达到的压缩比十分有限，难以缓解现有的带宽与存储资源与不断增长的数据量之间的矛盾。有损压缩不要求重建图像完全精确的恢复，允许牺牲一部分信息，以换取更高的压缩比，在实际场景中具有更加广泛的应用。在有损图像压缩中，码率和失真是两个关键指标。码率表示对原图像中的一个像素编码所需要的比特数，失真表示重建图像与原始图像之间的差异，通常采用均方误差（MSE）来度量。

变换编码是图像有损压缩方法中最常用的编码方式之一。变换编码，为基于一组变换基，将图像由像素空间变换到变换域空间的一种方法。图像经过编码后，将编码值转换为输出码流，此时需要对输出码流进行码率控制。给定一个目标码率，不仅要使图像实际编码的码率与设定的目标码率之间的差值尽可能小，还需要对码率进行空间上的合理分配，以获得最佳的重建图像质量。现有技术中，一般是将图像划分为不重叠的图像块，然后根据设定的非零编码系数数量对每个图像块分别进行稀疏编码。但是这种方法没有考虑不同图像块之间的差异，对所有的图像块采用了相同的非零编码系数数量，即对所有图像块分配了相等的码率。但实际上，复杂度高的图像块需要更高的码率，而复杂度低的图像块需要较低的码率。因此，采用这种方法的重建图像，在复杂度较高的区域，视觉效果通常较差。另外，其进行实际编码码率估算时并未考虑熵编码以及其他相关参数，导致图像实际的编码码率与设定的目标码率差距较大，需要调整非零编码系数数量的设定值，重新进行稀疏编码、量化和熵编码，若仍不能满足设定的目标码率，则需要不断重复此步骤，直到实际编码码率达到设定的目标码率为止。此过程非常的耗时，并且产生大量的无效计算，严重耗费计算资源。另外，在某些信道条件波动频繁的场景下，目标码率可能出现短时变化，上述方法难以满足实时调整编码码率的需求。

总的来说，现有基于稀疏编码的遥感图像压缩码率不易控制且码率分配不合理，图像压缩过程中难以快速准确地实时调整编码码率，从而导致遥感图像压缩效率低，压缩后图像重建质量低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有遥感图像压缩码率不易控制且码率分配不合理，导致遥感图像压缩效率低，压缩后图像重建质量低的问题，本发明提供了一种基于稀疏编码的码率控制的图像压缩方法，该图像压缩方法包括：

步骤S10，获取待编码图像及其宽、高和通道数，并设定目标码率、允许码率误差值、待划分图像块尺寸和系数；

步骤S20，对于所述待编码图像的每一个通道，将所述待编码图像划分为的图像块，并分别将每个图像块转化为一维向量，基于所述一维向量分别提取每个图像块的均值，将每个图像块减去均值，获得每个图像块的残差；

步骤S30，基于待编码图像的宽、高以及当前累计编码的总比特数，计算当前实际编码率，并计算当前实际编码率与目标码率的差值；