基于心理视觉冗余和PCA的图像压缩算法.pdfVIP

第 13卷 第26期 2013年9月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．13 No．26 Sep．2013 1671— 1815(2013)26—7688．05 ScienceTechnologyandEngineering ⑥ 2013 Sci．Tech．Engrg． 基于心理视觉冗余和PCA的图像压缩算法 张 帆 (河南工程学院计算机科学与工程系，郑州450053) 摘 要 为了进一步提高图像的压缩率，提出了基于心理视觉冗余和主成分分析 (PCA)的图像压缩算法。根据人类视觉处 理过程中各种信息的重要程度不同的原理，在不影响图像的感知质量的前提下，通过消除不重要的心理视觉冗余信息；再用 PCA对消除心理视觉冗余的图像做进一步降维，使得图像数据进一步压缩。通过实验结果可知，提 出的新的压缩算法在不影 响图像感知质量的前提下，使得图像压缩比提高了1倍，大大缩小了存储空间。 关键词 存储空间 心理视觉冗余 主成分分析 图像压缩 中图法分类号 TP391．41； 文献标志码 A 数字图像巨大的数据量给图像的传输和存储 1 图像压缩原理 带来了极大的不便，所以图像压缩技术显得尤为重 要。图像压缩技术主要分为无损压缩和有损压缩 图像压缩是指用尽可能少的数据量表示原数 两类。无损压缩指信息保持压缩能够保证进行无 据量，其基本原理是去除其中冗余的数据。图像之 错的数据重建，反之称为有损压缩。无损压缩主要 所以能够被压缩，是其数据存在大量的冗余：编码 方法有 RLE…和Huffrnan编码 ；无损压缩方法压 冗余、像素间冗余和心理视觉冗余等 ¨。对其中一 缩比小，只有当图像精度要求高时才采用该压缩； 种或多种冗余被消除时，即可达到图像压缩的 目 有损要求压缩 比大，当对图像要求精度不高时，可 的。如果图像的灰度级在编码时用的编码符号数 采用此压缩方法，大大减小图像存储空问。George 多于表示每个灰度级实际所需的符号数，则这种编 ET等提出了矢量量化高效的有损压缩技术 J。丛 码得到的图像包含编码冗余。可见用 自然二进制 爽等人提出了用改进的DCT对图像进行压缩，但 编码表示一幅图像的灰度级，冗余总会存在。 DCT在低比特率下会产生 明显的块效应 。JM 一 幅图像的相邻像素有某种关系，可以用一个 Shapiro根据图像的小波变换在不同级之间的相似 像素的相邻像素对该像素进行预测。比如邻近插 性，提出了嵌入式零树小波编码方法 。但是小波 值、双线性插值等算法就是运用该原理进行工作 变换是 以小波基函数为基础 的，每种小波基函数对 的。像素问冗余可分为：空间冗余、几何冗余和帧 不同类图像的适应程度不同，这限制了压缩算法的 问冗余等 。 应用范围。主成分分析法 PCA是基于 K．L变换的 人眼感受到的区域亮度不仅仅取决于该区域 统计学分析方法 J，可以有效地找出数据的主成 的反射光，还取决于其他一些因素。如 1865年马赫 分，使得数据的冗余和噪声得到去除，达到降维的 描述的马赫带现象。因为人眼对信息感受的灵敏 目的，具有方法简单和无参数限制的优点，故提出 度不同，所以会产生这种现象。这样图像 中所包含 了基于心理视觉冗余和PCA的图像压缩算法研究。 的信息就有重要程度轻重之分，那些不重要的信息 就是所说的心理视觉冗余。对该冗余进行去除，不 2013年 5月 15日收到 国家 自然科学基金资助 资助 会影响图像的感官质量。另外，消除心理视觉冗余 作者简介：张 帆 (1978一)，男，汉族，河南鹤壁人