CN110430429A - 一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，包括如下步骤：步骤一，图像预处理；步骤二，DCT变换；步骤三，量化处理；步骤四，哈夫曼编码；其中在上述的步骤一中，对航拍的影像进行性预处理；其中在上述的步骤二中，将步骤一中预处理结果图像的Y通道、Cb通道和Cr通道进行DCT变换；该发明在航拍图像压缩处理上使用jpeg压缩量化的方法，在保证压缩前后图片几乎无差异的前提下，大大减小了航拍图片的数据量，利于后期的储存，其中在jpeg压缩量化处理过程中运用新的量化表，解决了使用标准推荐的量化表，在处理完之后压缩出的图像块效应尤为突出，图片失真严重，并不适合无人机航拍应用的问题。

Description

一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法
技术领域
本发明涉及影像处理方法技术领域，具体为一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法。
背景技术
航拍又称空拍、空中摄影或航空摄影，是指从空中拍摄地球地貌，获得俯视图，此图即为空照图；航拍的摄像机可以由摄影师控制，也可以自动拍摄或远程控制；航拍所用的平台包括飞机、直升机、热气球、小型飞船、火箭、风筝、降落伞等；为了让航拍照片稳定，有的时候会使用如Spacecam等高级摄影设备，随着航拍技术的快速发展，航拍同时拍摄的相机越来越多，图像的拍摄清晰度越来越高，使得现有的航拍数据量极大，不利于后期的储存；其中JPEG在静态图像压缩领域有着极其广泛的应用，它可以保证图片在细节损失较少的情况下，实现较高的图像压缩比；BMP图片经过JPEG压缩，得到的数据量可以低至原始图像的七分之一甚至更小，而压缩前后图片几乎无差异，但现有市场上没有很好的将JPEG应用于航拍图像压缩，不能很好的达到减少数据量的问题，其中现有的jpeg压缩量化过程中使用标准推荐的量化表，在处理完之后压缩出的图像块效应尤为突出，图片失真严重，显然该量化表并不适合我们的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，包括如下步骤：步骤一，图像预处理；步骤二，DCT变换；步骤三，量化处理；步骤四，哈夫曼编码；
其中在上述的步骤一中，对航拍的影像进行性预处理：
1)色彩空间转换：将航拍的影像从RGB通道转化为YCbCr通道；
2)图像分块：将上述每个通道进行8×8的像素值分块；
其中在上述的步骤二中，将步骤一中预处理结果图像的Y通道、Cb通道和Cr通道进行DCT变换；
其中在上述的步骤三中，将步骤二中图像Y通道DCT变换后，利用经优化的亮度量化表进行量化，图像Cb通道和Cr通道DCT变换后，利用标准色度量化表进行量化；Y表为：
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CbCr量化表采用公式：aij＝1+q*(i+j-1)，i，j＝1，2，……8产生的值，其中q值取1，生成的值：
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3 4 5 6 7 8 9 10
4 5 6 7 8 9 10 11
5 6 7 8 9 10 11 12
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7 8 9 10 11 12 13 14
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其中在上述的步骤四中，将步骤三中得到的量化数据根据哈夫曼编码表进行哈夫曼编码，即可得到压缩图像数据。
根据上述技术方案，所述步骤一中，从RGB通道转换到YCbCr通道，分别为Y，Cb，Cr，公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B；Cb＝-0.1687R-0.3313G+0.5B+128；Cr＝0.5R-0.4187G-0.0813B+128。
根据上述技术方案，所述步骤一中，对影像进行性预处理的图像分块后进行方差计算：计算3个通道里每个8×8块的方差。
根据上述技术方案，所述步骤一中，对影像进行性预处理的方差计算后进行均值计算：对于方差小于某个阈值的块，所有像素值变为该块的均值。
根据上述技术方案，所述步骤四中，也可选用香农编码或算术编码代替哈夫曼编码使用。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明在航拍图像压缩处理上使用jpeg压缩量化的方法，在保证压缩前后图片几乎无差异的前提下，大大减小了航拍图片的数据量，利于后期的储存，其中在jpeg压缩量化处理过程中运用新的量化表，解决了使用标准推荐的量化表，在处理完之后压缩出的图像块效应尤为突出，图片失真严重的问题。
附图说明
图1是本发明压缩量化方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，包括如下步骤：步骤一，图像预处理；步骤二，DCT变换；步骤三，量化处理；步骤四，哈夫曼编码；
其中在上述的步骤一中，对航拍的影像进行性预处理：
1)色彩空间转换：将航拍的影像从RGB通道转化为YCbCr通道，步骤一中，从RGB通道转换到YCbCr通道，分别为Y，Cb，Cr，公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B；Cb＝-0.1687R-0.3313G+0.5B+128；Cr＝0.5R-0.4187G-0.0813B+128；步骤一中，对影像进行性预处理的图像分块后进行方差计算：计算3个通道里每个8×8块的方差；对影像进行性预处理的方差计算后进行均值计算：对于方差小于某个阈值的块，所有像素值变为该块的均值；
2)图像分块：将上述每个通道进行8×8的像素值分块；
其中在上述的步骤二中，将步骤一中预处理结果图像的Y通道、Cb通道和Cr通道进行DCT变换；
其中在上述的步骤三中，将步骤二中图像Y通道DCT变换后，利用经优化的亮度量化表进行量化，图像Cb通道和Cr通道DCT变换后，利用标准色度量化表进行量化；Y表为：
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CbCr量化表采用公式：aij＝1+q*(i+j-1)，i，j＝1，2，……8产生的值，其中q值取1，生成的值：
2 3 4 5 6 7 8 9
3 4 5 6 7 8 9 10
4 5 6 7 8 9 10 11
5 6 7 8 9 10 11 12
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其中在上述的步骤四中，将步骤三中得到的量化数据根据哈夫曼编码表进行哈夫曼编码，即可得到压缩图像数据；步骤四中，也可选用香农编码或算术编码代替哈夫曼编码使用。
该jpeg压缩量化方法先在8x8的像素块在做完DCT变换之后，图像的低频分量主要集中在8x8块的左上角，高频分量集中在右下角；人的眼睛对高频分量并不敏感，而且高频分量远没有低频分量包含的图像信息多，所以在哈夫曼编码之前，有必要抑制高频分量，以减小编码数量，达到图像压缩的目的；要抑制高频分量，就需要用到量化，这也是导致图像信息损失的根本原因；所谓量化，就是将8x8像素块中的像素值除以量化表中对应的8x8量化系数；量化运算本身并不难，难的是量化表的确定；JPEG标准给出的量化系数表如表1和表2所示，左上角的值比较小，右下角的值较大，经过量化运算，使低频分量保持，高频分量得到了抑制；在实践中，除了采用JPEG标准提供的量化表以外，我们提出Y(亮度分量)量化表采用表1的值，CbCr量化表采用公式1产生的值，其中q值取1，生成的值如表2所示：
aij＝1+q*(i+j-1) i，j＝1，2，……8 公式1
表1 Y量化表
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表2 CbCr量化表
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3 4 5 6 7 8 9 10
4 5 6 7 8 9 10 11
5 6 7 8 9 10 11 12
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对于JPEG标准给出的量化表和我们提出的量表，后期压缩后图像信息对比后得出：从仿真结果可以明显看出：JPEG标准推荐的量化表，在处理完之后压缩出的图像块效应尤为突出，图片失真严重，显然该量化表并不适合我们的应用；我们提出的量化表，对图片处理之后的结果和原始BMP图片相差不大，比较适合无人机航拍。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，包括如下步骤：步骤一，图像预处理；步骤二，DCT变换；步骤三，量化处理；步骤四，哈夫曼编码；其特征在于：
其中在上述的步骤一中，对航拍的影像进行性预处理：
1)色彩空间转换：将航拍的影像从RGB通道转化为YCbCr通道；
2)图像分块：将上述每个通道进行8×8的像素值分块；
其中在上述的步骤二中，将步骤一中预处理结果图像的Y通道、Cb通道和Cr通道进行DCT变换；
其中在上述的步骤三中，将步骤二中图像Y通道DCT变换后，利用经优化的亮度量化表进行量化，图像Cb通道和Cr通道DCT变换后，利用标准色度量化表进行量化；Y表为：
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CbCr量化表采用公式：aij＝1+q*(i+j-1)，i，j＝1，2，……8产生的值，其中q值取1，生成的值：
2 3 4 5 6 7 8 9 3 4 5 6 7 8 9 10 4 5 6 7 8 9 10 11 5 6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 12 13 7 8 9 10 11 12 13 14 8 9 10 11 12 13 14 15 9 10 11 12 13 14 15 16
其中在上述的步骤四中，将步骤三中得到的量化数据根据哈夫曼编码表进行哈夫曼编码，即可得到压缩图像数据。
2.根据权利要求1的一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，其特征在于：所述步骤一中，从RGB通道转换到YCbCr通道，分别为Y，Cb，Cr，公式如下：Y＝0.299R+0.587G+0.114B；Cb＝-0.1687R-0.3313G+0.5B+128；Cr＝0.5R-0.4187G-0.0813B+128。
3.根据权利要求1的一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，其特征在于：所述步骤一中，对影像进行性预处理的图像分块后进行方差计算：计算3个通道里每个8×8块的方差。
4.根据权利要求1的一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，其特征在于：所述步骤一中，对影像进行性预处理的方差计算后进行均值计算：对于方差小于某个阈值的块，所有像素值变为该块的均值。
5.根据权利要求1的一种适合于航拍影像的jpeg压缩量化方法，其特征在于：所述步骤四中，也可选用香农编码或算术编码代替哈夫曼编码使用。
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