[发明专利]一种无损图像压缩系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机应用领域，尤其属于图像处理领域。 

背景技术

随着信息化的发展，现行的数字化城建档案馆的建设已突破了传统的、封闭的档案管理模式，实现了档案工作以手工管理为主向以计算机管理为主的转变。数字化城建档案馆的建设离不开对档案图像的处理和压缩，处理和压缩结果的好坏直接影响档案信息的利用。 

图像压缩分为两类：有损压缩和无损压缩。有损压缩允许图像在压缩前和解压缩后有一定程度的不同。而对无损压缩而言，图像在压缩前和解压缩后应该完全一样，不允许有一位的差错。香农在1948年，对最小可能率的无损数据压缩，建立了熵的基本理论。埃利亚斯在1955年提出了一个固定长度的无损数据压缩方法，使用校验矩阵的线性分组码，通过综合征的数据压缩算法实现图像压缩。温伯格等人在1999年建议使用的JPEG-LS无损图像压缩算法，结合了高效的性能调整模型大家庭Golomb医师型码，这是适应性选择，并嵌入一个低熵的图像区域编码字母表延伸。Sharma等人在2005年提出了一个使用JPEG图像处理技术的全球性的训练Kohonen网络，他们利用了神经网络压缩图像文件，因此，图像与原始图像相同。Zukoski等人在2006年针对医学影像提出了一个新颖的模型压缩技术，在临床相关的领域使用无损压缩，该技术由放射科医师的定义和使用。Muthaiah等人在2008年提出了使用三次样条插值技术，这种方法使用不规则的重建，因此，它是一种有损的技术，其效率取决于其准确性。Nadarajan和Zukamain在2008年评估了字符串匹配算法（LZW和LZSS压缩）的性能，以提高内存访问的性能。他们的一个模拟研究发现，LZSS压缩是一个比较有效的算法。 

由于压缩比的限制，仅使用无损压缩方法不可能解决图像和数字视频的存储和传输的所有问题。经常使用的无损压缩方法有Shannon-Fano编码，Huffman编码，游程（Run-length）编码，LZW（Lempel-Ziv-Welch）编码和算术编码等。 

典型的图像压缩系统主要由三部分组成：变换部分（Transformer）、量化部分（Quafizer）和编码部分（Coder）。变换部分体现了输入原始图像和经过变换的图像之间的一一对应关系。变换也称为去除相关，它减少了图像中的冗余信息。与输入原始图像数据相比，变换后的图像数据提供了一种更易于压缩的图像数据表示形式。量化部分把经过变换的图像数据作为输入进行处理后，会得到有限数目的一些符号。一般而言，这一步会带来信息的损失，而这也恰是有损压缩方法和无损压缩方法之间主要的区别。在无损压缩方法中，这一步骤并不存在，这是一个不可逆的过程，原因就在于这是多到一的映射。量化类型有两种：标准量化与矢量量化。前者是在一个像素、一个像素的基础上量化，而后者是对像素向量进行量化。编码部分是压缩过程中最后一个步骤，将经过变换的系数（量化或未量化）编码为二进制位流。编码可以采用固定长编码，或变动长度编码，前者对所有符号赋予等长的编码，而后者则对出现频率较高的符号分配较短的编码。变动长度编码也叫熵编码，它能把经过变换得到的图像系数数据以较短的信息总长度来表示，因而在实际应用中，多采用此类编码方式。霍夫曼编码和算术编码为两种熵编码方式，虽然它们只代表上述三个步骤中的最后一个，但由于这种编码方式比定长编码能达到压缩数据的目的，它们当然也可以认为是无损压缩的方法。 

发明内容

本发明中，我们引入了一种新的无损图像压缩方法，它基于BCH码，在码字中移除校验位，只保留数据位。BCH码是用于校正多个随机错误模式的多级、循环、错误校正、变长数字编码，其纠错的方式是：在长度为k的数据位基础上，增加m位校验位，组成一个长度为n的编码，在对比验证收到的消息后，解码器消除这些m位校验位，恢复成长度为k的数据位。经过多次试验，当n=7时，我们取得了最好的结果。与上述新的无损图像压缩方法对应的装置包括中央处理器、扫描装置、BCH码编码器、游程编码器和Huffman编码器。 

具体的压缩步骤如下： 

（1）中央处理器调用扫描装置将原始图像扫描成二进制数字图像（pdf/jpg/bmp/tif/png/gif格式）；

（2）中央处理器调用（n，k）BCH码编码器，将步骤（1）扫描成的二进制数字图像转换成一个由k位数据产生的长度为n的块；

（3）中央处理器判断步骤（2）产生的长度为n的块是否为码字，若不是，则保留n位非码字，写入0到位文件，进入步骤（7）；

（4）中央处理器调用BCH码解码器对每个块进行BCH解码，形成k位编码，写入1到位文件；