專利名稱：一種基于深空背景的自適應圖像壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法。
背景技術(shù)：
輕小型低功耗面陣CMOS相機已廣泛應用于衛(wèi)星本體機構(gòu)、深空探測、空間站及飛船上的視頻遙測，有了它就可以對衛(wèi)星變軌、改變姿態(tài)、發(fā)動機工作、太陽翼展開、天線展開等活動進行監(jiān)視和評估，為科研工作者在地面判斷衛(wèi)星工作情況提供圖像依據(jù)。輕小型低功耗面陣CMOS相機根據(jù)用途不同，成像的目標物體及背景也不同。由于要對目標物體進行實時檢測，因此需要實時傳輸圖像。但拍攝的圖像數(shù)據(jù)量大，傳輸速度慢，因此需要對拍攝的圖像進行壓縮后傳輸。目前國內(nèi)對航天CMOS相機的壓縮主要是基于固定壓縮比的圖像壓縮，如基于小波變換的SPIHT壓縮。這種壓縮方法對于一幅信息量均勻的圖像來說壓縮效果很好。但是對于一幅深空背景的圖像，其中有很大一部分像素值基本為0，另外一部分像素表示了目標，如果繼續(xù)采用這種固定壓縮比的算法來壓縮圖像，則得到的壓縮圖像中深空背景區(qū)域部分所占的圖像比例不變，這樣將會極大的浪費編碼資源。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中對于一幀圖像中不同內(nèi)容采用同一壓縮比進行壓縮所造成的編碼資源分配不合理問題，提供了一種基于深空背景的自適應圖像壓縮方法，對具有深空背景的圖像中深空背景部分和目標物體部分采用不同壓縮比進行壓縮，達到了自適應壓縮，合理分配編碼資源的目的，提高了編碼效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于深空背景的自適應圖像壓縮方法，步驟如下(1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N;(2)將采集到的一幀圖像分成若干長寬相等的M個圖像塊，每個圖像塊的邊長為H
=21像素，i為大于等于3的自然數(shù)；其中M =，A和B分別為采集到的一幀圖像
HxH
的橫向和縱向的像元數(shù)；(3)對每個圖像塊所包含像元的像素值進行統(tǒng)計，如果圖像塊中所有像元的像素值都為0，則該圖像塊為深空背景，并產(chǎn)生標志位0 ；如果圖像塊中有像素值大于0的像元， 則該圖像塊為目標圖像，并產(chǎn)生標志位1 ；統(tǒng)計完成后，記所有深空背景圖像塊的總數(shù)為L ；(4)計算目標圖像塊的編碼量Im = I+Iml，其中Zml, Ib = LXI為深空背
M-L
景圖像塊所需占用的編碼量，/ = ^^為邊長為H的圖像塊的編碼量；
N(5)根據(jù)步驟⑷得到的目標圖像塊的編碼量對整幀圖像進行編碼壓縮，并在壓
3縮結(jié)果前面加上該幀圖像包含所有圖像塊的對應標志位后輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明方法將背景圖像和目標圖像進行區(qū)分壓縮，采用不同的編碼量，能夠在不影響速度的情況下有效的提高圖像壓縮性能。本發(fā)明方法可用于輕小型低功耗空間CMOS 相機上，由于采用了基于深空背景的自適應編碼量分配控制，使得大部分編碼可以詳細的描述圖像中的有效信息，極大的提高了壓縮編碼的利用率，從而在相同總編碼量的情況下提高了圖像質(zhì)量；(2)本發(fā)明方法對每一幀圖像的壓縮比是固定的，方便傳輸，但對于一幀圖像中深空背景部分壓縮比大，而對于該幀圖像中的目標物體壓縮比小，使得編碼資源合理分配，極大的提高了視頻遙測相機的圖像壓縮性能，為衛(wèi)星減輕了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫?，能夠以最少的?shù)據(jù)量表示豐富的圖像信息，為衛(wèi)星等空間機構(gòu)在軌運行情況監(jiān)視提供重要保障，為科研工作者對衛(wèi)星運行情況的了解和改進提供了清晰的直觀視覺信息。
圖1為本發(fā)明圖像壓縮方法的流程圖；圖2為本發(fā)明方法中對一幀圖像的分塊示意圖。
具體實施例方式很多遙感圖像都是基于深空背景的，如對太陽翼展開、天線展開等的監(jiān)測，一幀圖像中有很大一部分是深空，深空部分圖像的像素值基本為0，即全是黑色，沒有什么信息，而且壓縮后該部分的值仍為0，對于該部分圖像希望所占的壓縮編碼資源越少越好。據(jù)此，本發(fā)明方法的流程如圖1所示，主要步驟如下1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N。一幀圖像大小為AXB，其中A、B分別為該幀圖像的橫向和縱向的像元數(shù)，為2的整數(shù)倍，此時圖像總的編
碼量為C =。
N2)對一幀圖像進行分塊。如圖2所示，將圖像分成若干長寬相等的圖像塊，塊邊長
B
為H，H = 21像素，i為大于等于3的自然數(shù)，即圖像共分成M塊，其中M =-—-，因此每
HxH
個圖像塊的編碼量為/ = ^^。
N3)對每塊圖像的像素值進行統(tǒng)計，并區(qū)分背景圖像塊和目標圖像塊。如該圖像塊中所有像素值都為0，表示該部分圖像為深空背景，此時對應的產(chǎn)生標志位0，若該圖像塊中有像素值大于0的像元，表示該部分圖像為目標圖像，此時對應的產(chǎn)生標志位1。對所有圖像塊統(tǒng)計完成后，計算標志位為0的圖像塊的個數(shù)，即有背景圖像標志的圖像塊數(shù)，記為 L04)計算目標物體圖像塊的編碼量。由于背景圖像塊的像素值都為0，壓縮編碼后仍為0，因此可以直接由標志位表示該塊，而省去編碼量，將省到的背景圖像塊所占的編碼量平均分配到目標圖像塊中，使得目標圖像的壓縮比變小，編碼量變大。
4
背景圖像一共占的編碼量為Ib = LXI，分配到目標圖像塊中，平均每個目標圖像
塊多分配的編碼量為/wl ^―,因此每個目標圖像塊的編碼量為Im = I+Iml。
M-L由此可知，圖像總的編碼量不變，但目標圖像塊的編碼量變大。5)將目標圖像塊及目標圖像塊的編碼量送給壓縮環(huán)節(jié)，通過SPIHT編碼方法或者其他的編碼方法按塊對整幀圖像進行壓縮。6)在壓縮圖像的前面加上該幀圖像所有圖像塊的標志位后輸出。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種基于深空背景的自適應圖像壓縮方法，其特征在于步驟如下(1)采集CMOS器件輸出的一幀圖像數(shù)據(jù)后，設(shè)定圖像的壓縮比為N；(2)將采集到的一幀圖像分成若干長寬相等的M個圖像塊，每個圖像塊的邊長為H= 21像素，i為大于等于3的自然數(shù)；其中M = 4^77 ,A和B分別為采集到的一幀圖像的橫向HxH和縱向的像元數(shù)；(3)對每個圖像塊所包含像元的像素值進行統(tǒng)計，如果圖像塊中所有像元的像素值都為0，則該圖像塊為深空背景，并產(chǎn)生標志位0 ；如果圖像塊中有像素值大于0的像元，則該圖像塊為目標圖像，并產(chǎn)生標志位1 ；統(tǒng)計完成后，記所有深空背景圖像塊的總數(shù)為L ；(4)計算目標圖像塊的編碼量Im= I+Iml，其中/ml =T^T , Ib = LXI為深空背景圖M-L
全文摘要
一種基于深空背景的自適應圖像壓縮方法。首先，設(shè)定一幀圖像的壓縮比；其次對采集到的CMOS器件輸出的一幀圖像進行分塊，通過統(tǒng)計每個圖像塊中各像素值的大小來確定該圖像塊屬于背景圖像還是目標圖像。接著，統(tǒng)計背景圖像塊的個數(shù)，將背景圖像應占的編碼資源平均分配到目標圖像中，使得目標圖像壓縮后所占的編碼資源變大，即壓縮比變小，而對于背景圖像則只在壓縮后的圖像中輸出圖像標志，使得背景圖像所占的編碼資源減到最小，而整幀圖像的壓縮比仍為原來設(shè)定的壓縮比，不影響傳輸。在解壓縮時根據(jù)事先約定好的壓縮比以及編碼資源分配方案，根據(jù)接收到的圖像標志計算每塊的壓縮比即可完成圖像的解壓縮。
文檔編號H04N7/26GK102438142SQ20111035009
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者呂秋鋒, 安然, 張孝宏, 牟研娜, 胡永富, 解靜, 陳彥 申請人:北京空間機電研究所