快速分形圖像壓縮編碼方法研究.pdf

1、圖像壓縮作為通信及多媒體領(lǐng)域中的一項關(guān)鍵技術(shù)，對信息技術(shù)的發(fā)展具有很強的現(xiàn)實意義。圖像是人們生活中信息交流最為重要的載體，也是蘊涵信息量最大的媒體。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量非常龐大，必須經(jīng)過有效的壓縮，才能滿足數(shù)字圖像的高速傳輸和存儲。 目前，圖像壓縮方法已有近百種，但是壓縮效果、壓縮比以及編碼、解碼時間還不能滿足當前信息時代的要求。因此，圖像壓縮需進一步發(fā)展。近幾年，隨著許多新理論、新方法的不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了一大批新的圖像壓縮編碼方法，

2、分形圖像編碼方法就是其中的一種。分形圖像壓縮的思想新穎、潛力很大，(在人工干預條件下)當壓縮比達到1萬比1時，解碼圖像仍有很好的視覺效果，是一個很有發(fā)展前途的壓縮方法。 分形圖像壓縮方法是上個世紀90年代新興起的一種壓縮編碼方法，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)分形圖像壓縮是建立在圖像自相似的基礎(chǔ)之上，壓縮過程既考慮圖像中局部與局部，又考慮局部與整體之間的相似性。由于自然界中存在大量的自相似的幾何形狀

3、，因此它的適應范圍很廣。 (2)解碼圖像的分辨率與原編碼圖像的尺寸大小無關(guān)。分形解碼時即可以得到比原編碼圖像小的圖像；也可以將解碼圖像放大到任意大的尺寸，且保持精細的結(jié)構(gòu)。 (3)在高壓縮比的情況下，分形圖像壓縮編碼能有很高的信噪比和很好的視覺效果，這是其它方法不能相比的。 分形圖像編碼的過程是依據(jù)拼貼定理，通過特定的圖像，尋找一組收縮映像，使其組成的迭代函數(shù)系統(tǒng)的吸引子逼近給定圖像，然后記錄下相應參數(shù)。解碼過程

4、是由相應參數(shù)確定迭代函數(shù)系統(tǒng)，并根據(jù)迭代函數(shù)系統(tǒng)定理，經(jīng)過幾次迭代生成圖像。 十多年來，雖然分形圖像自動編碼和解碼不斷改進，但仍然不夠成熟，產(chǎn)生的壓縮比不夠高，編碼速度不夠快，壓縮效果還不十分理想，在當前圖像壓縮編碼中還不能占據(jù)主導地位。分形圖像編碼的潛在優(yōu)勢至今仍未被挖掘出來，其中編碼速度慢是分形編碼不能實用化的一大障礙。因此在前人的基礎(chǔ)上，通過分析影響分形圖像編碼速度的相關(guān)因素，本文提出了一種使用圖像塊的改進方差(暫稱，以下

5、也將用此名稱)作為圖像塊分類標準，對編碼圖像塊進行分類，從而來提高分形圖像壓縮編碼的性能。 分形圖像編碼過程中最耗時的部分就是對最佳匹配的定義域塊進行搜索的過程。所以要提高分形圖像編碼速度，就必須在保證最佳匹配塊落在某一范圍之內(nèi)的基礎(chǔ)上，使該搜索范圍足夠小。分類方法是人們最常采用的提高分形編碼速度的方法之一。分類標準不同，其分類結(jié)果就會產(chǎn)生很大的差別?；诜讲畹姆诸悩藴室约盎陟氐姆诸悩藴识紴樘岣叻中尉幋a速度作出很大貢獻，但兩者

6、都有自己的不足之處。由于圖像塊的改進方差不會因迭代函數(shù)系統(tǒng)而改變；而且與其它兩種分類方法相比，基于改進方差的分類標準能夠在足夠小的搜索空間內(nèi)得到具有較高匹配精度的圖像塊。因而將改進方差分類標準應用于分形圖像壓縮編碼算法中，以此來提高編碼速度。 基于改進方差的分形圖像壓縮方法的核心是：在尋找最佳匹配塊之前先按照圖像塊的統(tǒng)計特征，將定義域塊和值域塊進行分類；匹配時只對那些與值域塊在同一類中的定義域塊進行搜索即可。這樣在不降低圖像質(zhì)量

7、的前提下，大大提高了編碼速度。在具體實現(xiàn)過程中，該算法也采用了一系列措施來改善編碼質(zhì)量，包括相似性測度公式的簡化、新的排序分類方法以及搜索窗口的設(shè)計等。 計算機模擬實驗表明，基于改進方差的分形圖像壓縮方法與其它基于統(tǒng)計特性的分形圖像壓縮方法相比，在搜索時間上該方法要遠遠小于其它方法，而且通過這種方法得到的重建圖像的PSNR值要優(yōu)于其它基于統(tǒng)計特性的分形編碼方法。 綜上所述，本文提出的基于改進方差的分形圖像壓縮方法是一種性