基于视觉特性的小波零树图像编码压缩

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图 １ 三级小 波分 解和树 结 构示 意 图 ２ 子 带 扫 描 顺序
（ ｓ ）导致编码 时间过长 ， Ｈｖ， 编码效率低 ， 响图像 复原品质 。 影 本文提 出视觉加权小波零树编码 方法 ，通过对高频子带进行 视觉加权 ，修改高频子带系数扫描策 略和量化 阈值等方法进
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Ｅ Ｗ 算法简单 ， 需任何训练 ， Ｚ 无 支持多码率 ， 具有较高 的
信噪 比和较好 的图像复原品质 。 然而实验结果表 明， 该算法 由
于 不 能 完 全 利 用 小 波 系 数 的特 点 和 充 分 考 虑 人 眼 视 觉 特 性
满足依次减半。
１ Ｅ Ｗ 编 码算法 Ｚ
Ｅ Ｗ 算法利用小波系数 的特点 ， Ｚ 较好地实现 了图像编码
的嵌入功能， 主要 包 括 以下 ３个 过 程 ： 树 预 测 ， 零 扫描 方 法 ， 逐 次 逼 近量 化 ［ ４ １ 。
１ １ 零 树 预码 ， 频 子 带 采 用 无 损 预 测 编码 方法 ， 一 步 提 高 图像 对低 进
１３逐 次 逼 近 量 化 ．
为 了使零树表示构成一个有效的嵌入式码 流 ，结合逐次
逼 近 量 化 技 术 ， 依 次 确 定 有 效 值 和有 效 值 映 射 ， 限值 之 间 来 门
复原的品质和编码效率 。
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折半递减， 又称 之为多层 （ 或位平 面） 零树编码方法 ， 这种编码 方法十分有效。 近年来 ， Ｅ Ｗ 算法的基础上 ， 在 Ｚ 出现 了许多新 的改进算法 ，如集合分裂 嵌入块编码 、可逆嵌人小波压缩算 法、 最优截断嵌入式块编码等 ， 中最优截断嵌入式块编码算 其 法， 更是成为新 图像编码标准 ＪＥ ２ ０ Ｐ Ｇ ００中所采用的算法 】 。
为 了构 成 一 个 完 整 的有 效 值 映 射 ， 了定 义 零 树 根 （Ｔ 除 Ｚ Ｒ） 外 ， 需定义其他 ３ 符号 ： 还 个 （ ） 零 （ｚ ， １孤 １ ）表示 当 前 系 数 值 是 无 效 值 ， 它 的子 孙 系 但
数 中 至少 有 一 个 是 有效 值 ；
（ ） 眼对 图像边缘 区信息的失 真很敏感 ； １人
的敏 感 度 是 不 一 样 的 ：
在变换编码 中， 变换 系数矩阵经过量化后 ， 产生大量零符
号 。 编码 的后 续 过程 ， 是 有 效 地 表 示那 些 非 零 符 号 ， 括 非 就 包
零符号 的位置和大小 。 表示量化后非零值位置的过程 ， 也就是 表示有效值位置的过程 ， 称为有效值映射 （ｉ ｉ ａｃ ａ ） ｓ ｎ ｃｎｅ ｐ 。 ｇｆ ｉ ｍ
（ ） 眼对 图像 平 滑 区信 息 的失 真 比较 感 敏 ； ２人
（） ３ 人对 图像纹理区信息的失真不敏感。 长期 以来 ， 人们试图建立人类视觉系统的数学模 型 ， 本文
采 用 Ｎ ａ ｔ 出 的模 型 ， ｇｎ 提 ￣ 即
日 ＝（ ∽ 叶 ｅｐ一 ｘ（
其 中，
口ｂ ｃ为 常数 ； ，，
Ｅｑ ｉ ｍｅ ｔ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｆｃｒｎ ｅ ｈｎ ｌｇ＂Ｎｏ１１， ０１ ｎｕａ ｔｉ ｇ Ｔ ｃ ｏｏ ｙ ． ２ ０
基 于视 觉特 性 的小 波 零树 图像编 码压 缩
魏玉 芬 ， 金花 ， 野 丁艳 清
（ 黑龙江八一农垦大学 文理学 院， 黑龙江 大庆 １ ３ １ ） ６ ３ ９
１２ 扫 描 方 法 －
Ｅ Ｗ 算 法对小波系数进行编码 的次序叫做 扫描 。有 了上 Ｚ 述 ４个符号 ， 以按 一定 的顺 序扫描小 波变换系数矩阵 ， 可 从而 形成 一个符号表 ， 它就是 要得 到的有效值 映射 。扫描过程 中，
各 子 带 按 图 ２所 示 的次 序 扫 描 。
嵌入式零树小波编码 （ ｍ ｅｄ ｄ ｅｏ ｅ ｖｌｓ ｎ ｏ— Ｅ ｂｄ ｅ ｒｔ ｅ ｅ ｔＥ ｃｄ Ｚ ｒ Ｗａ ｅ
ｉｇＥ ｗ ） 基 于 比特 连 续 逼 近 的 图 像 编 码 方 法 ： 位 平 面 分 ｎ ，ｚ 是 按 层 进 行 孤立 系数 和 零 树 的 判 决 和 熵 编码 ，而 判 决 阈值 则 逐 层
（） １
（） ２ 正有效值（ Ｏ ）表示当前 系数是一个正 的有效值 ； ＰＳ ， （） ３ 负有效 值（ Ｅ ， 当前系数是 一个负的有效值。 Ｎ Ｇ）表示
小 波 树 结 构 示 意 图如 图 １ 所示 。
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — １ ２ １ — ８ １
， 为视频率 ， 单位 为周 ／ 像素（ ｃ ｅ ｉ ｌ 简称 Ｃ Ｄ 。 ｃ ｌ ｐｒ ｘ ， ｙｅ ｐ ｅ Ｐ）
通 过 对 人 眼某 些 视 觉 现 象 的观 察 ， 结合 视觉 生 理 、 理 并 心
学等方 面的研究 ， 发现恢复图像的视觉失 真 ， 不仅取决于整体 均方误差 ， 而且还 取决 于这个失真空间频率上 的分布。由于人
眼具有视觉 阈值效应和掩盖效应 ，因此人 的视觉分辨率力有
限 ， 以容忍一定的图像失真 ， 可 但是人 眼对不同频率视觉信号
摘 要： 视觉特性的 小波零树编码 ， 是将小波 图像 系 进行视 觉加权 ， 数 对高频和低 频子带并分别编码 ． 实验结果表明， 该方法在保证恢
复 图像 具 有 良好 的视 效 果 前 提 下 ， 一 步提 高 了压 缩 比 。 进 关 键 词 ： 波 变换 ； 小 图像 编 码 ； 树 ； 眼视 觉特 性 零 人 中图 分类 号 ： Ｎ １ ． Ｔ ９ ９８ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：６ ２ ５ ５ （ ０ ０）１ ０ １ － ２ １ ７— ４ Ｘ ２ １ １— ００ ０
作者简介 ： 魏玉芬（９ ９ ）女 ， １７ 一 ， 黑龙江大庆人 ， 讲师 ， 硕士， 研究方向： 图像处理 。 数字