[发明专利]基于能量泄露和放大的改进SPIHT图像编码和解码方法

摘要

本发明公开一种基于能量泄露和放大的改进SPIHT图像编码和解码方法，首先，沿着最高频子带的主要梯度方向施加二次小波变换，将那些具有幅值相关性的高幅值系数的能量进一步集中到少量系数上，并增加空间方向树的高度；其次，根据小波变换的高频子带会保留少量的中、低频信息的特点，利用Canny算子检测解码图像的主要边缘和轮廓，并迭代应用具有平滑下降沿的高通滤波器迭代地提取和放大高通系数中残留的中、低频信息，从而增强主要边缘和轮廓处的解码效果。实验结果表明，本发明可有效改善解码图像在低码率下的主客观质量。

主权项

1.一种基于能量泄露和放大的改进SPIHT图像编码方法，其特征在于按照如下步骤进行：步骤 1. 输入待编码图像和目标码率，设图像大小为像素，根据码率计算编码所需的比特数Bit_Budget=，并将H和W各用1个字节传输至解码端；步骤2. 对图像进行级Daubechies双正交9/7小波变换；步骤3. 判断最低频子带是否存在负系数，若包含负系数，则令标志变量HavingNegative=1，否则令HavingNegative=0，然后将HavingNegative的值用1 bit传输至解码端；步骤 4. 计算最低频子带系数的绝对值最大的幅值，进而得出最大位平面数，并将的值用4 bit传输至解码端；步骤5. 采用前向差分算子计算最高频子带在每个系数处的梯度，然后分别统计3个最高频子带的梯度方向直方图，进而为每个最高频子带选取一个主要梯度方向，并按照LH、HL和HH的顺序，将3个最高频子带的主要梯度方向、、各用8 bit传输至解码端；步骤6. 对3个最高频子带分别沿着其主要梯度方向进行级一维5/3提升小波变换；步骤7. 初始化非重要系数表、重要系数表、非重要子集表和比特位流表；步骤 8. 采用类似SPIHT的扫描方式编码所有小波变换系数；所述类似SPIHT的扫描方式包括如下步骤：步骤8.1 初始化扫描阈值T=2n，将最低频子带的所有系数放入LIP表，将存在孩子系数的最低频系数加入LIS表，并将其扫描类型设置为D型；步骤8.2 若或比特位流表中的待输出比特数大于Bit_Budget，则转入步骤9；否则，转入步骤8.3；步骤 8.3 扫描LIP表：顺序取出LIP表中的每个待处理系数，执行步骤8.3.1~步骤8.3.5；若LIP表中的所有系数均已处理完毕，则转入步骤8.4；步骤8.3.1 若，则在比特位流表E的末尾添加比特“0”，则返回步骤8.3；步骤8.3.2 若，则在比特位流表E的末尾添加比特“1”，把该系数从LIP表中删除并添加到LSP表末尾；步骤8.3.4 若是最低频系数且HavingNegative=0，则返回步骤8.3；否则，转入步骤8.3.5；步骤8.3.5 如果系数是正数，则在比特位流表E的末尾添加比特“1”，否则，在比特位流表E的末尾添加比特“0”，返回步骤8.3；步骤8.4 扫描LIS表：顺序取出LIS表中的每个待处理元素，执行步骤8.4.1~步骤8.4.3；若LIS表中的所有元素均已处理完毕，则转入步骤8.5；步骤8.4.1 若其扫描类型为D型，则转入步骤8.4.2，否则转入步骤8.4.3；步骤8.4.2 判断的D型子集是否为重要集合：a. 若的D型子集是重要集合，则在比特位流表E的末尾添加比特“1”，再执行4次步骤a.1~步骤a.3来依次判断的4个D型孩子系数的重要性；a.1 若某个孩子系数是重要的，则在比特位流表E的末尾添加比特“1”，并且把该孩子系数加到LSP表末尾，进一步，若该孩子系数是正数，则在比特位流表E的末尾添加比特“1”，否则在比特位流表E的末尾添加比特“0”；a.2 判断的L型子集是否为空集，如果不为空集，则把的扫描类型由D型转换成L型后添加到LIS表尾部，如果的L型子集为空集，则从LIS表中删除元素；a.3 如果某个孩子系数不是重要系数，则把该孩子系数添加到LIP表末尾，并且在比特位流表末尾添加比特“0”；b. 如果的D型子集是不重要集合，则在比特位流表末尾添加字符“0”；步骤8.4.2 判断的L型子集是否为重要集合：a. 如果的L型子集是重要集合，则在比特位流表末尾添加比特“1”，并且把的4个直接孩子系数添加到LIS表尾部，将其扫描类型设置为D型；返回步骤8.4；b. 如果的L型子集不是重要集合，则在比特位流表末尾添加比特“0”；返回步骤8.4；步骤8.5 精细扫描：顺序扫描LSP表，除了本轮扫描增加的那些系数以外，将表中其余系数的第个位平面输出到比特位流表E中；步骤8.6 令，，转入步骤8.2；步骤9. 将比特位流表E传输至解码端，编码过程结束。