一種非對稱的圖像壓縮傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種圖像通信的方法，特別涉及一種把圖像進行非對稱壓縮的方法， 屬于通信（如數據通信技術等）領域。
【背景技術】
[0002] 當前的社會是個信息的社會，信息量特別大，圖像數據約占總數據量的80%，因 此，數據壓縮技術主要針對的是圖像壓縮，對圖像壓縮來說，目前主要壓縮方法是JPEG與 JPEG2000圖像壓縮標準，前者在因特網上應用廣泛，后者在航天航空專用場合應用較廣。 一般來說，JPEG2000圖像壓縮標準優于JPEG壓縮標準，JPEG2000壓縮效果較好，但有些場 合人們需要對圖像進行I、Q兩路非對稱傳輸，需要把一幅圖像數據分解為兩個部分同時傳 輸，要求具有一定保密性，而接收端又能高質量恢復圖像，直接應用JPEG2000壓縮標準進 行1整幅圖像的傳輸存在困難。
【發明內容】
[0003] 本發明解決的技術問題是：提供一種壓縮性能好、基于數據壓縮標準的圖像數據 非對稱壓縮與傳輸方法，可用于地面設備之間、地面對航天器、航天器對地、航天器之間的 圖像多路傳輸。
[0004] 本發明的技術方案是：一種非對稱的圖像壓縮傳輸方法，步驟如下：
[0005] 1)對一幅大小為WXH的圖像A進行分解，形成N幅同大小的子圖像An ;n= 1,2··· N，N 為偶數，N = M1*M2 ;
[0006] 2)對每個子圖像An，分別計算分類參數Fn，統計Fn小于等于門限T的子圖像塊個 數Nl ;把Nl幅子圖像中前NO幅子圖像按規定順序合成一幅圖像B0,把剩余N-NO幅子圖像 按規定順序合成一幅圖像Bl ;
[0007] 3)將上述NO幅子圖像塊對應的位置信息置為0,同時將其它N-NO幅子圖像塊對 應的位置信息置為1，形成附加信息S，S為二值圖像，大小為M1*M2 ;對附加信息S進行加 密；
[0008] 4)把BO用一種壓縮方法壓縮Rl倍，形成壓縮數據CO ;同時把Bl用該種或另一種 壓縮方法壓縮R2倍形成壓縮數據Cl ;
[0009] 5)把壓縮數據C0、Cl和附加信息S進行編碼，形成2路數據流，并進行正常的數 據傳輸；
[0010] 6)接收端從2路數據流中提取出C0, Cl以及S，根據CO和Cl解壓縮得到BO和 Bl ；
[0011] 7)根據附加信息S恢復出子圖像A1，…An,進而得出恢復圖像A。
[0012] 步驟2)中圖像分類參數Fn計算方法如下：
[0013] 對每個子圖像Fn，子圖像水平方向相鄰像素差的絕對值Fln和垂直方向相鄰像素 差的絕對值F2n的加權平均值Fn = x*Fln+y*F2n，x+y = 1。
[0014] 步驟2)中合成圖像BO和BI的方法如下：
[0015] 把圖像A經過圖像分解得到的NO幅子圖像按行排列，每行K2幅子圖像，共排列Kl 行，形成BO ;把剩余N-NO幅子圖像按行排列，每行L2幅子圖像，共排列Ll行，形成BI,其 中 NO = K1*K2, N-NO = L1*L2。
[0016] 步驟7)中恢復圖像A的方法如下：
[0017] 根據附加信息S產生一幅WXH的圖像G，包含N幅同大小的子圖像，附加信息為0 對應的子圖像值全部為0,稱為全0子圖像，附加信息為1對應的子圖像值全部為1，稱為全 1子圖像；按行順序取附加信息S中的數值；
[0018] 如果附加信息中第一個數值為0,則從圖像BO中按行順序取第一個子圖像，替換 圖像G的第一個全0子圖像；如果第p個數值為0,則從圖像BO中按行順序取第p個子圖 像，替換圖像G的第p個全0子圖像，p = 2··· NO ;之后從圖像Bl中按行順序取第一個子圖 像，替換圖像G的第一個全1子圖像；繼續從圖像Bl中按行順序取第q個子圖像，替換圖像 G的第q個全1子圖像，q = 2…N-NO ;
[0019] 如果附加信息中第一個數值為1，則從圖像Bl中按行順序取第一個子圖像，替換 圖像G的第一個全1子圖像；如果第q個數值為1，則從圖像Bl中按行順序取第q個子圖 像，替換圖像G的第q個全1子圖像，q = 2···Ν_Ν0 ;接著，從圖像BO中按行順序取第一個 子圖像，替換圖像G的第一個全0子圖像；繼續從圖像BO中按行順序取第ρ個子圖像，替換 圖像G的第ρ個全0子圖像，ρ = 2…NO ;
[0020] 根據附加信息從BO及Bl圖像中按序提取出子圖像塊來逐步填充圖像G，按照以上 附加信息的不同情況，當圖像G的所有子圖像位置被BO和Bl中提取出的子圖像塊填充完 畢時，此時的圖像G即為解壓縮恢復的圖像A。
[0021] 本發明與現有技術相比的有益效果在于：
[0022] 本發明提出了一種非對稱的圖像數據壓縮傳輸方法，其特點在于：該方法通過計 算圖像分類參數F，對圖像進行分類，形成非對稱圖像信息，并壓縮傳輸這些信息，從而提高 了壓縮傳輸的安全性能。
[0023] 本發明是為了提高圖像信息壓縮效率，改善標準壓縮恢復圖像質量問題而提出 的，通過兩路信息不對稱壓縮，在信息處理過程中對附加信息進行了加密，具有一定保密、 防截獲的效果。
[0024] 本發明與目前【背景技術】相比有下面幾點實質性不同及進步：
[0025] (1)目前的信息傳輸總的壓縮方法大都沒有進行分類處理，只是直接進行數據壓 縮或傳輸，如JPEG2000壓縮標準等。本方法通過分類，把具有相似特征的圖像塊集中在一 起處理，在一定條件下可以改善圖像壓縮質量；
[0026] (2)本發明所提出的非對稱處理方法基于圖像分類參數與峰值信噪比PSNR，進行 事先計算，得到兩幅新圖像，壓縮比不一致，從而增強了魯棒性；
[0027] (3)本發明所提出的非對稱傳輸方法同時具有一定保密性和防截獲性，因為附加 信息的含義別人無法猜出，在沒有任何先驗信息的情況下，單純根據傳輸的數據無法恢復 原圖像；
[0028] (4)本發明具有I、Q兩路并彳丁傳輸的特點，有助于尚速實現，實用性大大提尚；
[0029] (5)本發明所提出的非對稱傳輸方法通過對待壓縮處理的圖像事先進行非對稱預 處理，再對預處理后形成的新的子圖像分別進行數據壓縮，一般情況下與JPEG2000的壓縮 性能相當，在有些情況下可能優于JPEG2000的壓縮性能。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明原理圖；
[0031] 圖2為測試圖像1的分解圖，（a)表不原圖，（b)表不BI，（c)表不BO ;
[0032] 圖3為測試圖像2的分解圖，（a)表示原圖，（b)表示BI，（c)表示BO ;
[0033] 圖4為測試圖像3的分解圖，（a)表不原圖，（b)表不Bl，（c)表不B0。
【具體實施方式】
[0034] 圖像壓縮技術已經廣泛應用于國民經濟的各個領域，包括遙感衛星、空間探測器 等航天器圖像壓縮，機載航拍圖像壓縮，地面圖像壓縮等，特別是以JPEG2000為代表的數 據壓縮標準更是得到廣泛應用。本發明的壓縮方法具有鮮明的特點，基于本專利的壓縮傳 輸方法，可以在保持圖像數據壓縮的性能的同時，具有對原圖像的保密和隱蔽傳輸效果，在 圖像通信領域、信息網絡傳輸領域具有實用價值。
[0035] 為了說明本文提出的算法的性能，仿真實驗中采用了大小為512X512的8比特灰 度圖像A圖像進行信息壓縮與解壓縮。
[0036] 對于圖像A，W = 512, H = 512, Q = 8,壓縮比R計算舉例如下：
[0037] R = WHQ/(dl+d2)
[0038] 設dl = BO壓縮后比特數，d2 = BI壓縮后比特數
[0039] BO圖像壓縮比為R0, Bl圖像壓縮比為Rl，
[0040] BO 壓縮后數據 dl = N0*Q/R0
[0041] BI 壓縮后數據 d2 = (N-NO) *Q/R1
[0042] 則總壓縮比
[0043] R = WH*Q/(N0*Q/R0+(N-NO)*Q/R1) = WH/(N0/R0+(N-NO)/Rl)
[0044] PSNR = 10*logl0 (255*255/MSE)dB
[0045] MSE表示兩幅圖像的均方誤差。
[0046] 參數設置：
[0047] 待壓縮圖像A :512*512
[0048] 分塊大小：64*64
[0049] BO分塊個數為NO = 16, Bl分塊個數N-NO = 48
[0050] 實例1 :測試圖像Lena ;如圖2所示；
[0051] 表1 Lena測試圖像性能記錄表
[0053] 實例2 :測試圖像Baboon ;如圖3所示；
[0054] 表2 Baboon測試圖像性能記錄表
[0059] 如圖1所示，本發明方法具體實施例如下：
[0060] -種非對稱的圖像壓縮傳輸方法，步驟如下：
[0061] 1)對一幅大小為WXH的圖像A進行分解，形成N幅同大小的子圖像An ;n= 1，2··· N，N 為偶數，N = M1*M2