基于小波變換的視頻圖像壓縮算法研究

l 引 言
隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是3G技術(shù)的逐漸普及，多媒體信息特別是視頻圖像信息將越來(lái)越豐富。對(duì)數(shù)據(jù)量龐大的視頻圖像信息進(jìn)行壓縮是非常必要的，因此視頻圖像的壓縮也一直吸引著廣大研究者進(jìn)行不斷深入的探索。
小波變換具有良好的時(shí)、頻局域性，并且由于其在非平穩(wěn)圖像信號(hào)分析方面的靈活性和適應(yīng)人眼視覺(jué)特性的能力，已經(jīng)成為圖像編碼的有力工具。應(yīng)用三維小波變換進(jìn)行視頻壓縮編碼，需考慮選用時(shí)、空域2組小波濾波器組。時(shí)域選用階數(shù)較低的濾波器組，而空域的濾波器組的選擇與靜止圖像變換編碼相似，常用的是雙正交D 9／7濾波器組，但是它的計(jì)算量較大，因此采用提升方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)提升格式的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可進(jìn)一步減少運(yùn)算量。

2 基于提升格式的三維小波變換的視頻編碼系統(tǒng)
本文采用的視頻編碼系統(tǒng)主要是由三維小波變換、量化、熵編碼和碼流組裝4個(gè)部分組成，如圖1所示。設(shè)圖像序列有M×N×L個(gè)像素，M，N分別為圖像的列、行數(shù)，L為一組中的幀數(shù)。首先，對(duì)輸入的L幀圖像進(jìn)行三維提升型小波變換。然后用基于HVS的視覺(jué)閾值曲線對(duì)各個(gè)子帶的小波系數(shù)進(jìn)行量化，且把每個(gè)子帶進(jìn)一步分成固定大小的塊。之后對(duì)每個(gè)子塊進(jìn)行位平面熵編碼，并得到各塊的率失真曲線。最后，在碼流組裝過(guò)程中進(jìn)行碼流分配。該系統(tǒng)的解碼過(guò)程就是其逆過(guò)程。

3 算法實(shí)現(xiàn)
(1)小波分解：本文采用提升型小波變換對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行3級(jí)的三維小波分解得到垂直、水平和幀方向的三維小波子帶。得到一個(gè)低頻分辨率的圖像逼近LLL3和代表不同分辨率、不同方向上的視頻序列細(xì)節(jié)信息的高頻三維小波子帶(LHHm，LHLm，LLHm，HLHm，HHLmHHHm，HLLm，其中m表示級(jí)數(shù)，即m=1，2，3)。低頻子帶LLLm代表視頻序列時(shí)間軸方向的上下文信息，包含圖像大部分的能量，需重點(diǎn)保護(hù)。對(duì)于時(shí)間軸上的高頻子帶采用本文的閾值量化法進(jìn)行量化。時(shí)間軸低頻子帶的能量要高于高頻子帶，當(dāng)運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)，經(jīng)小波分解后的時(shí)間軸高頻子帶內(nèi)的系數(shù)會(huì)急劇增大，會(huì)影響算法的整體壓縮效果，而時(shí)間軸低頻子帶其積聚了圖像信息的大部分能量，所以不能引入太大的失真。