[发明专利]一种基于改进EZW的人民币纸币冠字号码图像压缩方法

说明书

本发明提出一种基于改进EZW的人民币纸币冠字号码图像压缩方法，包括：采集人民币纸币冠字号码图像，并对人民币纸币冠字号码图像进行提升小波变换，建立小波系数树结构；将小波变换后图像的低频子带经过调整后直接存储；若为高频子带的数据，则将高频部分应用改进的嵌入式零树编码；最后输出编码信息；合并低高频数据，实现人民币纸币冠字号码图像的压缩；人民币纸币冠字号码图像的重构过程也就是解码过程是编码的逆过程，采用小波变换对人民币纸币冠字号码图像进行处理，能够克服计算复杂、运算量大、编解码速度慢、存储空间大的问题，用以高效的提升图像压缩效果；人民币纸币冠字号码图像的压缩速度和PSNR值均优于传统的EZW算法。

技术领域

本发明涉及图像数据压缩方法技术领域，特别涉及一种基于改进EZW的人民币纸币冠字号码图像压缩方法。

背景技术

无论在任何国家，纸币都是最广泛的流通工具，因此加强对纸币的管理显得尤为重要。冠字号码是纸币身份的标识，是独一无二的，是证明纸币唯一性的标志。如果在制造过程中出现重复的冠字号或者是破损的纸币，会对国家的金融安全造成严重后果。随着5G时代的到来，图像压缩便于信息的高效存储、管理和传输。然而，仅仅依靠提高计算机硬件和通信设备的性能，很难满足数据快速增长的应用需求。另一方面，根据图像的特点对数据进行压缩编码更为迫切，以提高存储、传输和处理速度，节省存储空间。

嵌入式零树小波编码算法(EZW)是根据其重要性对小波变换系数进行排序，并且非常适合渐进图像压缩编码。但因其存在运算复杂，计算量大，需要大量的数据单元存储数量，导致编码的速度慢、存储空间大等不足性，因此本发明采用提升小波变换与EZW编码算法相融合的方法，来达到加快编码速度以及降低图像存储空间的目的，获得更好的压缩效果。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种基于改进EZW的人民币纸币冠字号码图像压缩方法，是一种人民币纸币冠字号码图像压缩的改进算法，能够克服计算复杂、运算量大、编解码速度慢、存储空间大的问题，用以高效的提升图像压缩效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于改进EZW的人民币纸币冠字号码图像压缩方法，包括如下步骤：

步骤1：采集人民币纸币冠字号码图像，并对人民币纸币冠字号码图像进行提升小波变换，建立小波系数树结构；

步骤2：将小波变换后图像的低频子带经过调整后直接存储；将步骤1中得到的高频与低频数据分开编码；若为低频子带的数据，按公式将低频数据映射到给定的门限E，则直接存储；若为高频子带的数据，则进行步骤3；

步骤3：将高频部分应用改进的嵌入式零树编码；选择合适的阈值，并通过主扫描来标记输出符号为P或N的系数的对应位置，避免在下一个主扫描中对它们进行编码；再通过辅扫描对输出符号为P或N的系数量化，最后输出编码信息；编码目的是去除冗余，提高图像的编解码速度以及降低人民币纸币冠字号码图像的存储空间；

步骤4：合并低高频数据，实现人民币纸币冠字号码图像的压缩；人民币纸币冠字号码图像的重构过程也就是解码过程是编码的逆过程。

进一步地，所述的步骤1中：提升小波变换分为分裂、预测、更新和优化提升步；首先进行分裂过程，将原始信号分裂成互不相交的子集；通过预测来判断数据之间的相关性，反映数据值与预测值的近似程度；根据属性不同，对数据进行更新；最后结合实际情况，交替使用对偶提升步和更新提升步来提高小波变换的性能，以获得经过N级小波变换的水平方向上低频和高频两个部分，最终获得树形结构图。

进一步地，所述的步骤1具体包括如下：

采集人民币纸币冠字号码图像,并运用提升小波变换，经过分裂、预测、更新以及优化提升步的过程，以获得树形结构图；分裂把原始信号S_a,b分列成两个互不相交的子集S_a+1,b和y_a+1,b，其数学表达式为(1)所示: