[发明专利]基于球面小波变换的球面图像压缩方法

说明书

本发明为了解决球面图像压缩效率问题，提出了一种基于球面小波变换的球面图像压缩方法，包括采用现有的基于球面测度的球面图像表示SMSIR对球面三角像元进行索引，利用基于SMSIR的球面小波变换对球面三角像元进行变换，利用SMSIR图像压缩方案S‑SPIHT对变换后的球面小波系数进行扫描编解码完成球面图像压缩，所述的S‑SPIHT是对SPIHT的改进，改进之处在于像素坐标的设置，即球形图像使用三维坐标d_k(p_k,q_k,m_k)表示，除此之外改进之处还可以是同时改变像素坐标的设置以及重新设计SPIHT的扫描顺序，具体包括有序根树索引扫描ORTIS、二进索引逐行扫描DIPS、以及二进索引交叉扫描DICS。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，具体涉及图像压缩、编码技术。

背景技术

近年来随着VR和AR技术的发展，360°图像/视频在游戏娱乐、教育和医学领域等扩展现实方面逐渐流行起来并受到广泛的关注。为了获得身临其境的视觉体验，360°图像/视频需要更高的分辨率。因此，提高360°图像/视频的压缩效率是迫切需要解决的问题。为此，本发明提出了一种针对球面图像的压缩方法。

关于球面图像压缩，现有的技术一般是将球面图像映射到二维平面上，如等矩形投影、立方映射投影、八面体投影格式等表示方法。然而，这些表示往往导致数据相关性的失真和破坏，降低了许多应用的效率。为了实现一种更好的基于球面的球面图像表示方法，Wu提出了一种基于球面测度的球面图像表示(SMSIR)和索引方案，该方案考虑了球面几何特征，为球面图像元素提供了有效的索引方案。

变换是图像压缩中最重要的部分。图像压缩编码方法主要是利用离散余弦变换(DCT)去除图像中的冗余信息，但DCT存在时频局域性差、高压缩比条件下容易导致方块效应影响主观质量，不能完全利用人眼视觉系统的特性等缺点。为了克服DCT方法的缺点，基于小波变换的图像压缩方法应运而生。经典的小波变换可以为平面图像提供紧凑的表示和多分辨率分析，然而，该方法很难推广到无投影的球域内定义的球像。因为傅里叶变换是构造经典小波的基本工具，但它不能用于球面图像。在这种情况下， Sweldens和Herley提出的提升结构，非常便于球面小波变换的构造。在地理领域，Sébastien Chevrot采用笛卡尔立方体球映射，定义了一种利用提升方案实现快速小波变换的新算法。Wu在SMSIR的基础上，设计了一种类似于传统平面图像小波变换的球面小波变换，为球面图像提供了紧凑的表示和多分辨率分析(MRA)，为本方法打下了良好的基础。

典型的基于小波变换的压缩编码方法主要有嵌入式零树小波(EZW)、SPIHT(SetPartitioning In Hierarchical Trees)和优化截断嵌入式块编码(EBCOT)等。SPIHT算法在压缩性能和计算复杂度方面都优于其他两种方法。它对平面图像具有良好的压缩性能，但对于球面图像，如果采用球面小波变换方法，传统的SPIHT算法不能很好地保持平面图像扫描方法对球面图像的特性。

发明内容